电容器的电容-课件-ppt

第一课时一.电容器1.电容器的结构两金属极板绝缘物质(电介质)在两个正对的平行金属板中间夹上一层绝缘物质(电介质),就构成了最简单的电容器,叫平行板电容器.两个金属板叫电容器的极板.强调：任意两个彼此绝缘又相隔很近的导体,都可以看成是一个电容器.电容器的充电++++-----Q+QU把电容器的两个极板和电池的正负极相连,两个极板就分别带上了等量的异种电荷,这个过程叫充电.充电过程中电路中有短暂的充电电流.强调：一个极板上所带电量的绝对值叫电容器的电量Q.充了电的电容,两极板间就有电场,电势差U.从电源获得的电能储存在电场中,这种能量叫电场能.电容器有储存电荷和电场能的本领.2电容器的充放电++++-----Q+QU电容器的放电把充电后的电容器两极板接通,两极板上的电荷中和,电容器不再带电,这个过程叫放电.并有短暂的放电电流.放电后,两极板就不再有电场和电势差,电场能转化为其它形式的能.思考：圆柱型水杯容器的储水问题:hhABC1.水位升高相同高度h，试比较A、B、C的储水量2如何反映水杯的储水本领？hQ深度水量S截面积二.电容++++-----Q+QU讨论对同一电容器:带电量Q大电势差U大Q/U不变对不同电容器:增加相同电量增加相同电势差ΔQ/ΔU不变1.电容电容器所带的电量Q与电容器两极板间的电势差U的比值,叫做电容器的电容或者电容器增加的电量ΔQ与两极板间增加的电势差ΔU的比值,叫电容器的电容这个比值就表征了电容器储存电荷的特性Q/U或ΔQ/ΔU是不同的4.注意C=Q/U是比值定义式C与Q、U无关.C由电容器本身结构性质决定,反映了电容器容纳电荷本领。2.公式UQCUQC或3.单位1C/V=1F(法拉)1F=106μF=1012pF二.电容++++-----Q+QU1.电容电容器所带的电量Q与电容器两极板间的电势差U的比值,叫做电容器的电容2.公式UQCUQC或3.单位1C/V=1F(法拉)1F=106μF=1012pF4.注意C=Q/U是比值定义式C与Q、U无关.C由电容器本身结构性质决定,反映了电容器容纳电荷本领。【针对练习1】1.下列说法正确的是A.由公式可知,电容大小和电量成正比和电压成反比B.电容器的电容大小和电容器两端电压,电容器带电量均无关C.电容器的带电量是指电容器每个极板所带电量的绝对值D.某一电容器带电量越多,它的电容就越大BC一个电容器，充电后所带电荷量为Q=4×10-6C时，它的两极板间的电势差U=2V，由此可知，该电容器的电容是_________F。如果再充进4×10-6C的电荷量，其电容为_______F。如果用导线将电容器两极相连，放电完毕后，其电容为_______F。C取决于电容器自身结构，而与是否带电及带电多少无关。2×10-6【针对练习2】2×10-62×10-6猜想:平行板电容器的电容的大小可能由哪些因素决定呢？三平行板电容器的电容间距d正对面积s电介质思考怎样使电容器所带的电荷量不变？将电容器充电后与电源断开由得：当Q不变时，C的变化可由U的变化反映出来，例如：U变大时，表示C一定减小了。思考怎样测电容器两极板间的电势差的大小？它是由验电器改装而成的，它的金属球接一导体，金属外壳接另一导体，从指针的偏角可测出两导体间的电势差。静电计：测量电势差。间距d正对面积s电介质板间电势差U电容C板间距d增大增大减小减小减小增大正对面积S增大减小增大减小增大减小电介质插入减小增大拔出增大减小板间电势差U电容C板间距d正对面积S电介质板间充满某种介质时，C会变为板间为真空时的若干倍，这一倍数叫这种电介质的相对介电常数，用εr表示。公式：几种电介质的介电常数εr电介质空气石蜡陶瓷玻璃云母介电常数1.00052.0~2.164~116~8理论及实验表明：平行板电容器两极板间是真空时，电容C跟正对面积S成正比，跟两极板间距离d成反比。公式：注意：一般性研究中，空气对电容的影响可忽略QCU4SCkd电容定义式决定式（平行板电容器）FEq电场强度定义式决定式2QEkr（真空中的点电荷）类比理解普适普适四常用电容器固定电容器可变电容器（一）分类（二）电容器使用时应注意的问题1、电容器的击穿电压：加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压称为击穿电压。2、电容器的额定电压：电容器正常工作时的最大电压额定电压低于击穿电压3、电解电容器正负极不能接反，不能接交流电。指出图中铭牌的含义【例题1】如图所示,平行金属板A、B组成的电容器,充电后与静电计相连.要使静电计指针张角变大,下列措施中可行的是:A.将A板向上移动B.将B板向右移动C.将A、B之间充满电介质D.将A板放走部分电荷AB【例题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如图所示，A、B为两块竖直放置的平行金属板，G是静电计，电键K合上后，静电计指针张开一个角度。下述哪些做法可使指针张角增大？()A、使A、B两板靠近些；B、使A、B两板正对面积错开些；C、断开K后，使B板向右平移拉开一些；D、断开K后，使A、B正对面错开些。CD【例题3】布置作业1完成课后习题2完成自学丛书三维达标题2、有一正充电的平行板电容器，若使它的电荷量减少3×10-4C，其电压降为原来的三分之一，则电容器原来的带电量可能是4.5×10-4C3、连接在电池两极上的平行板电容器，当两极板间的距离减小时A.电容器的电容C变大B.电容器极板的带电量Q变大C.电容器两极间的电势差U变大D.电容器两极板间的电场强度E变大ABD（二）电容器使用时应注意的问题1、电容器的击穿电压：加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压称为击穿电压。2、电容器的额定电压：电容器正常工作时的最大电压额定电压低于击穿电压3、电解电容器正负极不能接反，不能接交流电。3.一平行板电容器的两个极板分别与一电源的正负极相连,在保持开关闭合的情况下,将电容器两极板间的距离增大,则电容器的电容C,电容器所带电量Q和极板间的电场强度E的变化情况是A.C,Q,E都逐渐增大B.C,Q,E都逐渐减小C.C,Q逐渐减小,E不变D.C,E逐渐减小,Q不变AB在上题中,待电容器充电后将开关断开,再将电容器两极板间距离逐渐增大,则电容器的电容C,极板间的电压U和极板间的电场强度E的变化情况是A.C变小,U变大,E不变B.C变小,U,E均变大C.C变大,U变小,E不变D.C变小,U不变,E变小4.一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地,在两极板间有一正电荷(电量很小)固定在P点.如图所示,用E表示两极板间场强,U表示电容器的电压,ε表示正电荷在P点的电势能,若保持负极板不动,将正极板移到图中虚线所示的位置,则A.U变小,E不变B.E变大,ε不变C.U变小,ε不变D.U不变,ε不变(1)电容器充电后保持和电源连接U不变C减小d增大E=U/d减小Q=UC减小C增大Q=UC增大s增大E=U/d不变(2)电容器充电后断开和电源连接Q不变d增大C减小U=Q/C增大E=U/ds增大C增大U=Q/C减小E=U/d两类常见问题(判断C、U、Q、E的变化）不变减小skQdUE4skQdUE4skQdkdsQCdQdUE44【例题2】平行板电容器保持与直流电源两极连接，充电平衡后，两极板间的电压为U，电荷量为Q，两极板间场强为E，电容为C,现将两极板间距离减小，则引起变化的情况是()A.Q变大B.C变大C.E不变D.U变小讨论:上题中,如果电容器充电平衡后与电源断开，将两板间距离减小，则引起变化情况是()A.Q变大B.C变大C.E不变D.U变小ABBCD例2平行板电容器下板接地，两板与电源相连，b为正中央的点，将不带电的厚金属板插入两板正中间的如图所示位置后，a、b、c三点场强及电势变化情况为：()A、E=E且均增大，E减为零；B、UUU，且三点电势均减小；C、E=E且不变，E减为零；D、UUU，且U减小，U不变，U增大。AD如图所示，在平行板电容器正中有一个带电微粒。K闭合时，该微粒恰好能保持静止。在①保持K闭合；②充电后将K断开；两种情况下，各用什么方法能使该带电微粒向上运动打到上极板？A.上移上极板MB.上移下极板NC.左移上极板MD.把下极板N接地KMN答案：①选B，②选C。例3传感器是把非电学里（如速度、温度、压力等）的变化转换成电学里变化的一种测定液面高度的电容式传感器的示意图，金属芯线与导电液体形成一个电容器，从电容C大小的变化就能反映液面的升降情况，两者的关系是（）A．C增大表示h增大B．C增大表示h减小C．C减小表示h减小D．C减小表示h增大导电液体金属芯线电介质AC例4间距d正对面积s电介质电容C随两板间距离的增大而减小，减小而增大；电容C随正对面积的增大而增大，减小而减小；电容C随电介质的介电常数的增大而增大，减小而减小。⒈常用电容器，从构造上看，可以分为哪些类型？⒉常用的固定电容器有哪些？⒊电解电容器与其他常用电容器相比有什么显著特征？⒋图13－42的电容器上标的“0.002μF，400V”指的是什么？电容器固定电容器可变电容器聚苯乙烯电容器电解电容器纸质电容器陶瓷电容器+-常用电容器（正负极不能反接）电容器的最大耐压值击穿电压：额定电压：电容器长期工作所能承受的最大电压额定电压低于击穿电压例2.有一个充电的平行板电容器,两极板间的电压为3v，为使它的电荷量减少3×10-4C,于是电容器两极板间的电压降为原来的1/3，则此时电容的电容为多少μF?电容器原来的带电量为多少C?若两极板的电荷全部放掉,电容器的电容是多少?44412310(1)21503321.51034.510150QUUUVFFUQCUCCF解析：由，可知C=电容器的电容是由电容器本身决定的，仍为电容器放电过程中电流随时间变化的图像1、在图中画一个狭长矩形，它的面积的物理意义是什么？电荷量2、怎样根据图像计算电容器在全部放电过程中释放的电荷量？图像与坐标轴间的面积40格Q=3.2×10-3C3、根据以上数据估算出的电容是多少？C=4×10-4F电容器电容C＝Q/U=△U/△Q，C不由Q、U决定电容C＝εS/4πkd,C由ε、S、d电容器自身因素决定电容：描述电容器容纳电荷的本领单位：法拉符号：F1F＝1C/V1F＝106μF＝1012pF电容器：任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体，组成一个电容器电容器电容器分类：固定电容器和可变电容器充电：电源能量电场能放电：电场能其他形式能电容器所带电荷量：每一极板所带电荷量的绝对值1.电容：表示电容器容纳电荷本领的物理量。定义式kdSC43.常见电容器：纸质电容器、电解电容器、可变电容器、平行板电容器。电解电容器连接时应注意其“+”、“-”极。平行板电容器2.平行板电容器的电容：4.电容器的充电和放电一、电容、电容器思考题：①平行板电容器充电后，继续保持电容器的两极板与电源相连，在这种情况下，如增大两板间距d,则板间电势差U、电容器所带电量Q，板间场强E各如何改变？②平行板电容器充电后，切断与电源的连接。在这种情况下，如增大d，则U、Q、E各如何改变？⑴电容器与电源相连，电容器两板间电势差U不变。⑵充电后，切断电容器与电源的连接，电容器所带电荷量Q不变。提示：++++-----Q+QU2电容器的充放电电容器的放电放电后,两极板就不再有电场和电势差,充电后,两极板间就有电场,电势差U.电容器有储存电荷和电场能的本领.电容器的充电电场能转化为其它形式的能.三平行板电容器的电容思考怎样使电容器所带的电荷量不变？将电容器充电后与电源断开由得：当Q不变时，C的变化可由U的变化反映出来，例如：U变大时，表示C一定减小了。怎样测电容器两极板间的电势差的大小？