电容器-电容教学课件

2.4电容器电容沪科版物理选修3-1电容器和电容一、电容器

１.定义：

任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体，组成一个电容器。２.电容器的充、放电

＋＋＋＋＋＋－

－

－

－

－

－

＋Q－QEU充电：电容器两板分别接在电池两端，两板带上等量异种电荷的过程。电源能量→电场能放电：电源能量→电场能充了电的电容器的两板用导线相连，使两板上正、负电荷中和的过程。电场能→其他形式能说明：1.在充、放电过程中有电流产生；2.电容器所带电荷量：每个极板所带电荷量的绝对值。

电容器所带的电荷量Q跟它的两极间的电势差U的比值叫做电容器的电容。

2.公式1.电容：二、电容h△

hBCA3.单位F（法）4.说明电容是反映了电容器储存电荷能力(储存能量能力)的物理量，其数值由电容器的构造决定，而与电容器带不带电或带多少电无关。就像水容器一样，它的容量与是否有水无关思考1甲同学说：“电容器带电越多，电容越大，不带电时，电容为零”。此说法对吗？为什么？思考2

乙同学说：“若A电容器带电比B电容器带电量多，则A的电容就比B的电容大”。此说法对吗？为什么？思考3

丙同学说：“若A电容器比B电容器的电容大，则当它们充电（或放电）时，如果两极板间电压都升高（或降低）1V，则A电容器吸收（或放出）的电量一定比B的多”，此说法对吗？为什么？电容器的Q—U图象U/VQ/C△U△Q1C1C2△Q2C=Q/UC=△Q/△U

理论和实验都证明：平行板电容器的电容C跟介电常量e

成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比，即:

电容器的电容是一个与Q、U无关的物理量，它的大小是由电容器本身结构决定的。那么电容器的电容跟什么因素有关呢？

一般来说，电容器的电容是由两个导体的大小、形状和相对位置以及它们的电介质决定的。三、平行板电容器的电容演示实验

【例1】有一空气平行板电容器，它的面积是10cm2,两板相距1.0mm，使它带上6.0×10–9C

的电荷量，求两板间的电压和电场强度。(空气的电容率e1)

解：平行板电容器的电容为

由

可知，两极板间的电压为

两极板间的电场强度为

电容器种类繁多,其分类按电介质可分为纸介、云母、陶瓷、电解电容等；按可变程度可分为固定、半可变、可变电容器。四、常用电容器该元件有两片锡箔(导体),中间是一层薄纸(介质)构成从电容器的包装上我们可以得到该电容的那些信息1．一个平行板电容器，当它带了电荷量Q以后，两导体间的电势差是U，如果它带的电荷量增大为2Q，则电容器的电容（）。A．不变B.增大到2倍C.增大到4倍D.减小到1/2

课堂练习2．对于给定的电容器，在描述电容量C、带电量Q、两板间电势差U的相互关系中，下列图1－16中正确的是

()

ACE

3.电容为

5.0×10

3pF

的空气平行板电容器，极板间的距离为1.0cm，电荷量为

6.0×10–7C

。求:（1）电容器的电压;（2）两极板间的电场强度;（3）若电压或电荷量发生变化，这个电容器的电容有无变化？

（2）两极板间的电场强度为

解:（1）两极板间的电压为

（3）电容器的电荷量没有发生变化。

祝同学们学习愉快！

再见！化学反应条件的优----工业合成氨化学热力学化学动力学化学反应的方向化学反应的限度化学反应的速率合成氨反应能否自发进行？怎样能促使化学平衡向合成氨方向移动？怎样能提高合成氨反应速率？适宜的合成氨条件工艺流程化学工艺学高压对设备材质、加工制造的要求、温度的催化剂活性的影响等复习影响化学反应速率和化学平衡的重要因素有哪些?

化学反应速率

化学平衡

温度气体压强催化剂浓度温度越高,反应速率越大压强越大,反应速率越大正催化剂加快反应速率反应物浓度越大,反应速率越大升高温度,平衡向吸热方向移动增大压强,平衡向气态物质系数减小的方向移动催化剂对平衡无影响增大反应物浓度,平衡正向移动【交流·研讨】合成氨反应是一个可逆反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知298K时:△H=-92.2KJ·mol-1

△S=-198.2J·K-1·mol-1请根据正反应的焓变和熵变分析298K下合成氨反应能否自发进行？298K下合成氨反应的平衡常数K为４.１×１０６（mol·L-1)-2书P65合成氨反应的特点：①可逆反应③正反应气态物质系数减小④正反应是放热反应②熵减小的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H

＝-92.2kJ/mol(1体积)(3体积)(2体积)

△S=-198.2J·K-1·mol-1一、合成氨反应的限度【交流·研讨】

请利用化学平衡移动的知识分析什么条件有利于氨的合成．书P651:11:21:31:41:51:60.60.50.40.30.20.1NH3%N2:H2___温度、___压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动，N2、H2体积比为_____时平衡混合物中氨的含量最高。增大降低1：3二、合成氨反应的速率【交流·研讨】1、你认为可以通过控制那些反应条件来提高合成氨反应的速率？2、实验研究表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与反应的物质的浓度的关系为:ν=κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)请你根据关系式分析：各物质的浓度对反应速率有哪些影响？可以采取哪些措施来提高反应速率？书P663、请你根据下表所给的数据分析催化剂对合成氨反应速率的影响：催化剂对合成氨反应速率的影响条件△E/KJ/molk(催)/k(无)无催化剂3353.4×1012(700k)使用Fe催化剂1671.升高温度2.增大压强3.增大反应物浓度4.使用催化剂5.增大N2`H2浓度,将氨及时从混合气中分离出去使用催化剂可使合成氨反应的速率提高上万亿倍。合成氨的适宜条件的选择生成物氨的浓度反应物的浓度催化剂温度压强速率分析使NH3生产得快外界条件高压高温使用增大浓度减小浓度平衡分析使NH3生产得多高压低温无影响增大浓度减小浓度【交流·研讨】

研讨的内容研讨的问题

1、既然增大压强既可提高反应速率，又可提高氨的产量，那么在合成氨工业中压强是否越大越好？压强怎么定？2、既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移动，那么生产中是否温度越低越好？3、催化剂对化学平衡的移动没有影响，在合成氨工业中要不要使用催化剂，为什么？温度怎么选择？要不要用催化剂？1、压强怎么选？

分析：①合成氨反应是气态物质系数减小的气体反应，增大压强既可以增大反应速率，又能使平衡正向移动，所以理论上压强越大越好。②但是压强越大，对设备的要求高、压缩H2和N2所需要的动力大，因此选择压强应符合实际科学技术。

综合以上两点:根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强。实际生产中压强一般选择在200～500大气压之间。

2、温度怎么选择？

分析：①因为正反应方向是放热的反应，所以降低温度有利于平衡正向移动。

②可是温度越低，反应速率越小，达到平衡所需要的时间越长，因此温度也不宜太低。③催化剂要在一定温度下催化活性最大。

综合以上因素:实际生产中温度一般选择在700K左右（主要考虑催化剂的活性）。

3、用不用催化剂？

实际生产中选用铁为主体的多成分催化剂（铁触媒），它在700K时活性最高。

分析:

经济效益和社会效益要求化学反应速度要快，原料的利用率要高，单位时间的产量要高。

4、浓度怎么定？N2

和H2的比例怎么定？

增大反应物的浓度可以增大反应速率，减小生成物的浓度可以使平衡正向移动。从化学平衡的角度分析，在氮气和氢气的物质的量比为1：3时，平衡转化率最大，但是实验测得适当提高N2的浓度，即N2和H2的物质的量比为1：2.8时，更能促进氨的合成。

实际生产中的处理方法：及时将气态氨冷却液化分离出去；及时将氮气和氢气循环利用，使其保持一定的浓度。即N2和H2的物质的量比为1：2.8（阅读书本67页）外部条件工业合成氨的适宜条件压强温度催化剂浓度研讨的结果根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强

适宜温度

700K左右使用铁触媒作催化剂N2和H2的物质的量比为1：2.8的投料比,氨及时从混合气中分离出去【总结】工业上利用某可逆反应生产产品：

一般要使用催化剂：这样可以大大加快化学反应速率，提高生产效率，也提高了经济效益；选择合适的温度：该温度是催化剂活性最大的温度；选择合适的压强：既要考虑化学反应速率和化学平衡，还要考虑动力、材料、设备等。

【小结·反思】例题：能使合成氨反应进行程度增大的方法是（）A、升高温度B、降低压强C、使用催化剂D、及时分离出氨气 D1．在合成氨工业中，为增加NH3的日产量，下列变化过程不能使平衡向右移动的是（

）（A）不断将NH3分离出来（B）使用催化剂（C）采用700K左右的高温（D）采用2×107～5×107Pa的压强练一练：BC2、合成氨所需的H2可由煤和水蒸气反应而制得，其中一步的反应为：CO(g)+H2O（g）

CO2(g)+H2(g)（正反应放热），下列措施中，能提高CO转化率的是（）A、增大压强B、降低温度C、增大水蒸气浓度D、增大CO浓度BC3、在合成氨反应中，入口气体体积比N2:H2:NH3

为6:18:1，出口气体体积比为9:27:8，则H2的转化率为________。25%

N2+3H22NH3起始6181变化X3X2X6-X:1+2X=9:8X=1.5H2转化率=×100%=25%1.5×3184、在合成氨时，可以提高H2转化率的措施是（）(A)延长反应时间(B)充入过量H2(C)充入过量N2(D)升高温度C5、关于氨的合成工业的下列说法正确的是（）(A)从合成塔出来的气体，其中氨一般占15%，所以生产氨的工业的效率都很低(B)由于NH3易液化，N2、H2可循环使用，则总的说来氨的产率很高(C)合成氨工业的反应温度控制在500℃左右，目的是使平衡向正反应方向进行(D)合成氨工业采用20

MPa----50MPa，是因该条件下催化剂的活性最好B6.下列反应达到平衡时，哪种条件下生成物的含量最高：X2(g)+2Y2(g)

X2Y4(g)

（正反应为放热反应）()A.高温高压B.低温低压C.高温低压D