人教版高二物理选修3-1《1.8-电容器的电容》课件(共41张PPT)..ppt

1 8电容器的电容 一 电容器 1 电容器的结构 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 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 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 h h A B C 1 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 二 电容 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 Q U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 Q与两极板间增加的电势差 U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 Q U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 3 单位 1C V 1F 法拉 1F 106 F 1012pF 二 电容 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 2 公式 3 单位 1C V 1F 法拉 1F 106 F 1012pF 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 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 6 2 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 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 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 r表示 公式 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 平行板电容器 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 常用电容器 从构造上看 可以分为哪些类型 常用的固定电容器有哪些 电解电容器与其他常用电容器相比有什么显著特征 图13 42的电容器上标的 0 002 F 400V 指的是什么 纸质电容器 陶瓷电容器 常用电容器 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 首页 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 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 4C 3 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 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 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 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 不变C U变小 不变D U不变 不变 1 电容器充电后保持和电源连接 E U d减小 Q UC减小 Q UC增大 E U d不变 2 电容器充电后断开和电源连接 U Q C增大 E U d 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 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 AB BCD 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 U U U 且三点电势均减小 C E E且不变 E减为零 D U U U 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 保持K闭合 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 答案 选B 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 AC 例4 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 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 F 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 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 3C 3 根据以上数据估算出的电容是多少 C 4 10 4F 电容器 电容 1 电容 表示电容器容纳电荷本领的物理量 定义式 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 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 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 电容器与电源相连 电容器两板间电势差U不变 充电后 切断电容器与电源的