电容器的电容

电容器主干内容：◆电容器的认识◆电容的理解◆稳恒电路中的电容器◆电容器的串联和并联◆电容器接地问题◆平行板电容器中插入电介质与插入金属板◆涉容电路动态分析平行板电容器电介质电容器的极板电容器的极板电容器１.构造：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体组成一个电容器。

一：电容器的认识1.电容器的作用——储存电荷或电能的的装置。2.电容器的构造——任何彼此靠近且相互绝缘的两

个导体，均构成一个电容器3.最简单的电容器——在两个相距很近的平行金属

板中间夹一层绝缘电介质——在两个相距很近的平行金属板中间夹一层绝缘电介质演示＋＋＋＋＋＋＋＋－

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＋Q－Q正极板负极板有短暂的电流两极间有电压两板分别带等量异种电荷，每个极板带电量的绝对值叫电容器的带电量E从能量转移角度：电源的电能转移成电容器的电场能（1）电容器的充电：将电容器两个极板带上等量异种电荷的过程，叫电容器的充电。示波管结构示意图●电容器的充电电容器的充电:——两板带上等量异种电荷的过程思考与讨论：1.极板上的电荷从何处来？2充电过程中电流流向如何？.3.充电过重中电源扮演什么角色？正极板失去自由电子，负极板得到自由电子，羊毛出在羊身上。电流从负极板经电源流向正极板。电源起搬迁电荷的作用。4.充电过程中电流从电容器中通过吗？此路不通！电容器极板间填充的为绝缘介质5.电荷能够向两极板持续积累吗？充电何时完毕？不能！当两极板间电压等于电源电压时，充电完毕＋＋＋＋＋＋＋＋

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＋Q－Q

（2）电容器的放电：用导线将充电后的电容器两极接通，两极失去电荷的过程，叫电容器的放电。在放电过程中导线上有短暂的电流产生U=0从能量转移角度：电容器的电场能转化成其他形式的能量电容器的放电——使充电后的电容器电荷中和失去电荷的过程。思考与讨论：1.放电过程中电流流向如何？.从正极板经电源流向负极板。２.放电过程中电容器扮演什么角色？.放电过程中电容器等同于电源。３.充电过程和放电过程有什么特点？.充、放电都是从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态，都是一个暂态过程（过渡状态），持续时间极短●电容器的放电2.电容器的充放电过程二：电容器储存电荷本领大小的物理量问题一：电容器两端电压与时间有何定量关系？问题二：电容器两端电流与时间有何定量关系？问题三：电容器所带的电荷量Q与板间电压U有何定量关系？问题一：电容器两端电压与时间有何定量关系？问题二：电容器两端电流与时间有何定量关系？问题三：电容器所带的电荷量Q与板间电压U有何定量关系？猜想：Q∝U?测量：U：电压表Q：电流传感器实验设计：数据处理：Q-U图像思考：斜率的物理意义？C=QU电容描述电容器储存电荷的本领OQ/CU/V246810C与Q成正比,C与U成反比吗?引入新概念：电容利用比值定义法【探究结论】U++++++++--------Qd=1cm类比法1.定义:电容器所带电量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫电容器的电容。符号：C2.定义式：Q指每一个极板带电量的绝对值。U表示电容器两板的电势差——电压。【特别提醒】电容与Q、U无关，由电容器本身决定。电容知识点23.单位

国际单位：法拉,简称法,符号是F，1F=1C/V

常用单位：微法(μF);皮法(pF)4.物理意义：电容是一个反映电容器容纳电荷本领大小的物理量。三：影响平行板电容器电容的因素课堂活动方法：控制变量法有机玻璃板++++++实验探究：影响平行板电容器电容的因素

------改变d改变S改变电介质

说明：静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量导体间的电势差，从指针的偏转角度就可以知道两个导体间的电势差的大小。【实验结论】：充电后保持Q不变①保持d和ε不变，减小两板的正对面积Ｓ，则Ｕ↑②保持Ｓ和ε不变，减小两板的间距d

，则Ｕ③保持d和Ｓ不变，在板间插入电介质，使ε↑，则Ｕ平行板电容器的电容公式：两极板间距离两极板正对面积静电力常量介电常数

二：电容定义:电容器所带电量Q与电容器两极板间的电势差比值，叫电容器的电容定义式：

●符号：C

●单位：法拉

●物理意义：表征电容器容纳电荷本领的大小。对电容的理解：

１．电容在数值上等于把电容器两极间电势差增1V

时，

两极板增加的电荷量。２．电容与Q、U无关，由电容器本身决定；

３.电容表征电容器容纳电荷本领的大小；这种本领的大小并非体现在原来两极板所带电荷的多少，而是体现在当两极板间电压升高１Ｖ，两极板上增加电荷的多少。●平行金属板电容器决定式：连体公式：讨论：若Q不变，分析改变两极板间的间距，电场强度

的变化。●稳恒电路中的电容器1.在稳恒电路中，电容器所在位置相于断路；2.与其串联电阻形同虚设，该电阻等同导线；3.其两端电压等于与其并联部分的电压4.在充电和放电过程中，与电容器串联的电阻上

有电流通过，分配有电压。·S闭合的瞬间和平行板电容器充电稳定后增大两极板距离的过程中，对电阻R来说，有无电流通过，如果有，方向怎样?思考与讨论：【如图所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R0为定值电阻，R1、R2为可调电阻，用绝缘细线将质量为m，带正电的小球悬于电容器内部。闭合电键S，小球静止时受到悬线的拉力为F。调节R1、R2，关于F的大小判断正确的是A．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变大B．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变小C．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大D．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变小

【典型例题】例2：（2010重庆·18）某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板。对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动。在P、Q间距增大过程中，PQMNER绝缘固定支架A．P、Q构成的电容器的电容增大B．P上电荷量保持不变C．M点的电势比N点的低D．M点的电势比N点的高三：电容器的并联和串联●电容器的并联特点：各电容器上电压相同，所分配的电荷量与电容成正比。总电荷量等于各个电容器中电荷量之和●电容器的串联特点：各电容器上电量相等，所分配的电压与电容成反比；总电压等于各电容器上电压之和如图所示，C为中间插有电介质的电容器，a和b为其两极板；a板接地；P和Q为两竖直放置的平行金属板，在两板间用绝缘线悬挂一带电小球；P板与b板用导线相连，Q板接地．开始时悬线静止在竖直方向，在b板带电后，悬线偏转了角度a．在以下方法中，能使悬线的偏角a变大的是（）缩小ab间的距离加大ab间的距离取出ab两极板间的电介质换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质。【典型例题】【解析】

首先必须明确两电容器为并联关系.并联的特征是:两个电容器的四个极板两两电势相等；串联的特征：只有其中两个极板电势相等。

设a、b两两金属板组成的电容器的电容为C1，所带电荷量为q1；P、Q两金属组成的电容器的电容为C2，所带电荷量为q2.两者为并联关系，所以电势差U相等。

根据题意可知，两个电容器所带的总电荷量不变，设总电荷量为Q（电荷只能在Pb两个金属板之间转移），所以有

因为，所以

对小球，要使角增大，根据平衡条件可知，PQ之间的场强增大，即须使U增大，可采取的措施是：减小C1或C2所以答案为BCⅠ.平行板电容器极板间插入电介质插入电介质后，相当于增大两个极板间电介质的介电常数，电容器的电容增大。简单推导：在拔出电介质的过程中，电容器等效为两个电容器并联.电容分别为和:并联后的电容整理得：在拔出电介质的过程中，电容器的电容在减小四：涉容电路动态分析Ⅱ.平行板电容器极板间插入金属板一平行板电容器，两极板面积为Ｓ，极板间距为ｄ（ｄ远小于极板的长度），现在将两极板间平行地插入一面积也为Ｓ，厚度为ｔ（ｔ＜ｄ）的金属板，则插入金属板后电容器的电容为【解析】插入金属板MN后，ＡＢ间电压为Ｕ，Ａ板所带电荷为+q,由于静电感应，M、N、B所带电荷量分别为-q、+q、是一等势体，所以有：插入金属板后，AB所构成的电容器为C，A、M构成的电容为C1；N、B构成的电容器电容为C2.故有：

插入金属板之后，NB间的电场强度为：插入金属板之后，AM间的电场强度为：所以有：结论：1.插入金属板等效为板间距缩小，电容变大；

2.插入金属板后等效为两个电容器串联；3.插入金属板后，电容器极板和金属板之间的空间

里场强处处相等Ⅲ.平行板充电完毕与电源断开，极板所带电荷量保持不变图1图2图31.电容器充电完毕与电源断开，电容器极板上的电荷将无处可去，所以电荷量将保持不变；2.在与电源断开的情况下，极板接地，如图2所示，上极板依然带正电——因下极板带负电，由于静电感应，上极板带等量的正电荷。有同学可能错误的认为接地必然带负电。接地，只是上极板电势为零，此时下极板电势小于零。Ⅳ.电容器始终与电源相连，两极板上电压等于电源电压，保持不变R1.电容器与电源相连，电路稳定状态下，电荷不再向两个极板积累，两极板电势差等于电源电压；2.图2中上极板接地，此时上极板电势为零，下极板电势小于零；两极板电势差等于电源电压；3.图3中，电路稳定时，电阻R等同导线，AB两极板间电势差等于电源电压图所示，平行板电容器的两个极板A、B分别接在电压为60V的恒压电源上，两极板间距为3cm，电容器带电荷量为6×10-8C，A极板接地（电势为零）．求：（1）平行板电容器的电容；（2）平行板电容器两板之间的电场强度；（3）距B板为2cm的C点处的电势．【典型例题】【解析】Ⅴ.平行板电容器金属板倾斜问题A．向右下方运动B．向左下方运动C．竖直向下运动D．仍然保持静止四：波形显示原理如图所示，水平放