1.8电容器-电容

王凤波2012年9月107电容器电容课堂引入前面，我们学了摩擦可以使塑料棒带上电荷，可是，将这塑料棒放在空中，过一段时间它所带的电荷就会慢慢地失去，为了保存电荷，我们就需要有一个能“容纳电荷的容器”——电容器。电容器(capacitor)2、电容器是一种存储电荷的装置，它在电子线路中有着十分重要的作用，在收音机、电视机、洗衣机、电冰箱等各种家用电器中，它是一个不可缺少的关键元件之一，例如收音机的“调台”就是通过电容器来实现的。1、电容器：在电学中，我们把具有容纳电荷本领的那种容器称之为电容器。电容器在日常生活中的应用电容器是电器中是一个不可缺少的关键元件之一：莱顿瓶----现在叫“电容器”电容器的构造1、构造：两个互相靠近且彼此绝缘的导体就构成了电容器。2、电容器的极板：构成电容器的两个导体。3、最简单的电容器：平行板电容器，在两个正对的平行金属板间夹上一层电介质（绝缘体）。锡箔纸蜡纸（如两股平行的输电线）电容器的工作原理1、开关打向1，电流计G内有短暂电流，指针瞬间右偏即恢复，电容器上板带上正电荷，下板带上等量的负电荷，板间有电场存在；2、开关打向2，电流计G内有短暂电流，指针瞬间左偏即恢复，电容器两板所带电荷消失。电容器的充电2、充电过程的实质：使电源中的电能转化为两板间的电场能，在电容器中储存。1、把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板就分别带上了等量的异种电荷，这个过程叫做充电。3、电容器所带的电荷量（带电量）：是指一个极板所带电荷量的绝对值2、放电过程的实质：使电场能转化为其它形式的能1、用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷互相中和，电容器不再带电，这个过程叫做放电。电容器是一种储存电场能的装置电容器的放电思考与讨论电容器可以充入的电量是无限的么？电容器容纳电荷多少与什么有关？不同的电容器容纳电荷的本领相同吗？理论研究告诉我们，电容器可以充入的电量并不是无限的，随着充电电压的增大，电量也随之增大，不同的电容器容纳电荷的本领是不同的，就像不同的容器的装水量各不相同一样。为了衡量电容器这种本领的异同，我们引入一个新的物理量——电容。电容(capacitance)1、电容：描述电容器容纳电荷本领大小的物理量2、对于一个固定的电容器来说，若正、负两极板间的电势差U增大，则两极板上的带电量Q也增大，但Q与U的比值却是一个常量，不同的电容器Q/U的比值不同，当电势差U一定时，Q/U的比值越大的电容器，容纳的电荷量Q越多，故可用这比值来描述电容器容纳电荷的本领。1、定义：电容器所带的电荷量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，用符号C表示。2、定义式：3、单位：法拉，简称法，符号是F。实际中常用的较小单位：微法（μF）、皮法（pF），换算关系：1F＝106μF＝1012pFC=Q/U实例：无线电收音机中的电容常为几个皮法至几十个微法，现在已经能制成超过1F的电容器。电容(capacitance)对电容的理解结论：电容是电容器本身的一种属性，其大小与电容器的电荷量无关。对于给定的一个电容器有：电容是反映电容器本身容纳电荷本领大小的物理量，跟电容器是否带电无关。这跟水桶一样，水桶能容纳多少水是由水桶本身的几何尺寸所决定的，跟是否已盛了水无关。C=Q/U=ΔQ/ΔUΔQΔU1、某电容C=20pF，那么用国际单位表示，它的电容为_________F．2×10-112、两个电容器电量之比为2：1，电压之比为1：2，则它们的电容之比为_________。4:1课堂练习3、关于电容器的电容，下列说法正确的是()A．电容器带电量越大时，电容越大B．对确定的电容器，每板带电量增加，两板间电势差必增加C.电容器所带电荷增加一倍，则两极间的电压也一定增加一倍D.电容表征电容器容纳电荷的本领的物理量BCD课堂练习4、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，下列图中正确的是()AC课堂练习5、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:()A、电容器原来的带电量可能是9×10-4CB、电容器原来的带电量为4.5×10-4CC、电容器原来的电压可能为1VD、电容器原来的电压可能为1×10-4VBC课堂练习常用电容器1、常用电容器从构造上看，分为固定电容器和可变电容器两类2、固定电容器：电容是固定不变的，常用的是以云母、陶瓷、聚苯乙烯等为电介质的电容器和电解电容器。符号电解电容器符号注意：电解电容器两接线电极有正、负之分，使用时极性不能接错聚丙烯电容器3、可变电容器：电容是可以改变的，一般是以改变正对面积来改变电容的可变电容器符号可变电容器常用电容器从电容器的包装上我们可以得到该电容的那些信息对于电容器铭牌标度的认识电容器上一般都标有电容器的电容和额定电压值：1、击穿电压：加在电容器上的电压若超过某一限度，电介质将被击穿，这个极限电压称为击穿电压。当电容器被击穿后，在电路中相当于一根导线。2、额定电压：是指电容器长期工作时所能承受的电压，它比击穿电压要低，电容器上的标称电压是额定电压，电容器在不高于额定电压下工作都是安全、可靠的，不要误认为电容器只有在额定电压下工作才是正常的。认识静电计静电计：由验电器改造而成，是测量电容器两极间电势差的仪器，由静电计指针的偏转角度可知电势差的大小。影响电容大小的因素——控制变量法1、大量实验证明：平行板电容器的电容C，跟介电常数r成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比。2、平行板电容器的电容公式为：3、一般来说，电容器的电容是由两个导体的大小和形状、两个导体的相对位置以及极板间的电介质决定。影响电容大小的因素从能的观点分析：电介质板插入过程中，由于束缚电荷与极板上电荷相互吸引而做功，电势能减少，故电势差降低，从而电容增大。介电常数r6、某平行板电容器的电容为C，带电荷量为Q，相距为d，今在板间中点放一个电荷量为q的点电荷，则它受到的电场力的大小为（）A、B、C、D、C2dkQq22dkQq4CdQqCdQq2课堂练习7、两块平行金属板带等量异量电荷，要使两板间的电压加倍，而板间的电场强度减半，应使（）A、两板的电荷量加倍，而距离变为原来的4倍B、两板的电荷量加倍，而距离变为原来的2倍C、两板的电荷量减半，而距离变为原来的4倍D、两板的电荷量减半，而距离变为原来的2倍C课堂练习关于平行板电容器的场强充电后的平行板电容器极板间的场强：1、充电后与电源相连：U不变2、充电后与电源断开：Q不变增大dC减小Q减少E减小增大dC减小U增大E不变课外材料——电容式传感器1、电容式传感器的原理：是把非电物理量（如位移、速度、力、角度、流量、温度等）通过电容传感器转换成电学量（如电压U、电流I等）进行测量。2、常见的电容式传感器：8、如图所示的电路，当将A板向上移的过程中（）A、电阻R中没有电流B、电容器的电容变小C、电阻R中有a流向b的电流D、电阻R中有b流向a的电流BC课堂练习9、平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两板间有一正电荷（电荷量很少）固定在P点，如图所示，以U表示电容两极板间的电压，E表示两极板间的场强，Ep表示正电荷在P点的电势能，若保持负极板不动，而将正极板移至图中虚线所示的位置，则（）A、U变大，Ep不变B、E变大，Ep不变C、U变小，Ep变大D、U不变，Ep不变A课堂练习1、如图所示，把一个平行板电容器接在电压U=10V的电源上，现进行下列操作先合上开关，后在两极板中央插入厚为d/2的金属板，接着又打开开关，抽走金属板，则此时电容两极板间的电势差为______U’=20V能力提升2、(北京2010)用控制变量法，可以研究影响平行板电容器的因素（如图）。设两极板正对面积为Ｓ，极板间的距离为ｄ，静电计指针偏角为θ。实验中，极板所带电荷量不变，若()A、保持S不变，增大d，θ则变大；B、保持S不变，增大d，θ则变小C、保持d不变，增大S，θ则变大；D、保持d不变，增大S，θ则不变A能力提升3、(重庆2010)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间距离增大过程中（）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D能力提升4、(安徽2010)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B能力提升5、（全国高考）对于水平放置的平行板电容器,下列说法正确的是()A、将两板间距加大，电容将增大B、将两板平行错开，使正对面积减小，电容将减小C、在下板的内表面上放置一面积和极板相等，厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大D、在下板的内表面上放置一面积和极板相等，厚度小于极板间距的铝板，电容将增大BCD能力提升6、如图所示，C1和C2是两个相同的平行板电容器，带有相等的电荷量，用导线连接如图。今在电容器C1的两极板间插入一块电介质，在电介质插入的过程中，下列哪些现象会发生（）A、导线上有电流通过，方向为a流向b,c流向dB、导线上有电流通过，方向为b流向a,d流向cC、达到稳定时，C1两极板间的电压高于C2两极板间的电压D、C2的带电量保持不变B能力提升