13.8-电容器-电容第一课时

第一章电场1.8电容器的电容2.作用：两个互相靠近彼此绝缘的导体。一.电容器电容器能贮藏电量和能量.1.结构：平行板电容器

在两个正对的平行金属板中间夹上一层绝缘物质——电介质，就组成一个平行板电容器。最简单的电容器：两极电介质观察纸介电容器的构造该元件有两片锡箔〔导体〕，中间是一层薄纸。2.电容器的充放电电容器的充电++++-----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.每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.++++-----Q+QU两极板带上等量异种电荷，分布在相对两板上，两板之间形成匀强电场，大小为电容器有储存电荷和电场能的本领.3.电容器的工作方式(1)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.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,两极板间就存在匀强电场,两板电压U.从电源获得的电能储存在电场中,这种能量叫电场能.(2)充电过程特点:当电容器充电结束,电容器所在电路中无电流,电容器两板间电压与电源电压相等.1.有电流,电流方向流入电容器正极板,电流强度由大变小;2.电容器所带电量增加;3.电容器两极板电压升高;4.电容器中匀强电场的场强增大;5.电源的化学能转化为其它形式的能.(4)放电过程特点:1.有电流,电流方向流出电容器正极板,电流强度由大变小;

当电容器放电结束,电容器所在电路中无电流,电容器两板间电压等于零，电容器中匀强电场的场强为零.(3)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.2.电容器所带电量减少;3.电容器两极板电压降低;4.电容器中匀强电场的场强减小;5.电场能转化为其它形式的能.二、电容1.引入目的:为了描述电容器本身容纳电荷本领大小的特性.2.量度方式:任意电容器电容的定义式(度量式).3.矢标量:标量.4.单位换算:式中的各量均代入绝对值进行计算.1C/V=1F(法拉)1F=106μF=1012pF标量.两个标量相除结果一定是标量.电容器的电容等于两极板间每升高〔或降低〕1V增多〔或减少〕的电量。圆柱型水杯容器的储水问题:hhABC1.水位每升高h，试比较A、B、C的储水量2.哪个储水本领大？如何反映其储水本领？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2.公式:3.单位:1C/V=1F(法拉)1F=106μF=1012pF4.注意(1)从C=Q/UQ=CU可知:对不同的电容,U一定,C大,Q也大.说明电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量.(2)C=Q/U,不能认为C与Q成正比,与U成反比.电容是反映电容器本身的一种特性,与Q,U无关.(3)对电容器两端的电势差U不能超过某一限度.超过这个限度,电容器中的电介质被击穿,电容器损坏,这个电压叫击穿电压.1、某一电容器，当所带电量为4×10-6C，两极板间的电势差为20v，求〔1〕电容器的电容〔2〕当所带电量减半时，电容器的电容为多少〔3〕如果电容器不带电呢？1．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，以下图1－16中正确的选项是()ACE课堂练习3、水平放置的平行板电容器，两板相距5mm，电容为2μF，当将其充电到两板电压为100V时，一个质量为10-10g的带电尘埃正好在板间静止〔如以下图所示〕。那么尘埃的电荷量为C。mgF课堂练习1.平行板电容器的电容跟介电常数ε成正比,跟正对面积s成正比,跟极板的距离d成反比2.公式(是决定式,适用于平行板电容器)三.影响平行板电容器电容因素？把可变电容器的动片旋进去一些，电容器的电容______；如果把两板间的电介质由空气换成陶瓷，那么电容______；如果增大两板间的电势差，那么电容______〔以上填“变大〞、“变小〞或“不变〞〕；如果把动片全部旋出来，那么电容______〔填“最大〞或“最小〞〕。变大变大不变最小思考题：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,那么板间电势差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，那么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：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,那么电容器的电容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,那么电容器的电容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(B)(A)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.如下图,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,假设保持负极板不动,将正极板移到图中虚线所示的位置,那么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(B)1．如下图，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?·ABRSC····〔1〕R上有从A到B的电流〔2〕R上有从B到A的电流.例题下面能使静电计张角变大，可行的方法是()A.A板左移B.B板下移C.AB间放入电介质D.放掉一局部电ABABQ不变5.如下图,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,以下措施中可行的是: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板放走局部电荷AB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例题电容器充电结束后〔①与电源连接②与电源断开〕，电源电压恒定，一带电油滴恰好静止在两极板之间，假设板间距离增大，那么油滴是否运动？如运动向哪动？如下图，平行板电容器A、B间有一带电油滴P正好静止在极板正中间，现将两极板间稍错开一些，其它条件不变。那么〔〕A．油滴将向上加速，电流计中电流由b流向aB．油滴将向下加速，电流计中电流由a流向bC．油滴将静止不动，电流计中电流由b流向aD．极板带电量减少，两板间电势差和场强不变C实验结论实验公式Q、S保持不变时，d越大，C越小三．平行板电容器的电容Q、d保持不变时，S越大，C越大Q、d、S保持不变时，插入介质，C越大C和d成反比C与S成正比C与ε成正比平行板电容器电容的决定式(函数式).+-电解电容器固定电容器可调电容器四、电容器分类和符号按构造分：固定电容器可变电容器聚本乙烯电容器电解电容器五．常用电容器铝电解电容器六.电容器的两个重要参量：电容器长期工作所能承受的电压，叫额定电压。加在电容器两极上的极限电压叫击穿电压。额定电压应低于击穿电压.电容值和额定电压思考题：某一电容器标有“100μF，200V〞的含义？七.电容器的应用1.测角度的电容传感器2.测夜面高度的电容传感器4.测压力的电容传感器3.测位移X的电容传感器1、关于电容，以下说法中正确的选项是〔〕A．电容器的极板上带电量越大，这只电容器的电容就越大B．电容器的极板间电压越大，这只电容器的电容就越大C．如果电容器两极板上没有带电，它的电容为零D．对某一个电容器来说，两板间的电势差随所带电量的增加而增加电容器的电容与电量Q及电压U都无关，由电容器本身决定。与水桶截面积S类似。例与练D1、某电解电容器上标有“25v470μF〞的字样，对此，下述说法中正确的选项是〔〕A.当电容器两极间电压是25v时，电容器的电容才是470μFB.电容器两极间电压必须是25v时，电容器才能正常工作C.电容器两极间电压必须在直流25v以下时，电容器才能正常工作D.这种电容器使用时，必须考虑电容器的两根引线的极性额定电压25V是电容器正常工作时两极板上的最大电压电容器的电压多数情况下是交流电压例与练D2、如下图，将平行板电容器两极板分别接在电压是6V的电池组正负极，跟电池组负极相连的极板带电量为-9.0×10-8C，那么电容器的带电量为C，电容器的电容为PF。假设将此电容器两极接电压12V的电池组正负极，电容器的电容为PF。＋＋＋＋＋＋＋＋－

－

－

－

－

－

－

－

＋Q－Q9.0×10-8

1.5×104

1.5×104

电容与电压U无关例与练两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连的电路如下图，接通开关S，电源即给电容器充电〔〕A保持S接通，减小两极板间的距离，那么两极板间电场的电场强度减小；B保持S接通，在两极间插入一块电介质，那么极板上的电荷量增大；C断开S，减小两极板间的距离，那么两极板间的电势差减小；D断开S，在两极间插入一块电介质，那么两极板间的电势差增大。BCRS如下图是一个平行板电容器，其电容为C，带电量为Q，上极板带正电，现将一个试探电荷q由两极板间的A点移动到B点，A、B两点间的距离为S，连线AB与极板间的夹角为30度，那么电场力对试探电荷q所做的功等于〔〕。ABCD---------++++

++++++++-d300ABC如图,平行板电容器经开关S与电池连接,a处有一带电荷量非常小的点电荷,S是闭合的,φa表示a点的电势,F表示点电荷受到的电场力,现将电容器的B板向下稍微移动,使两板间的距离增大φ

a变大,F变大;B.φ

a变大,F变小;C.φ

a不变,F不变;D.φ

a不变,F变小;(B)ABaS3.如图，A、B为平行金属板，两板相距为d，分别与电源两极相连，两板的中央各有一小孔M和N，今有一带电质点，自A板上方相距为d的P点由静止自由下落〔P、M、N在同一竖直线上〕，空气阻力忽略不计，到达N孔时速度恰好为零，然后沿原路返回，假设保持两极板间的电压不变，那么A.把A板向上平移一小段距离,质点自P点自由下落后仍能返回;B.把A板向下平移一小段距离,质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落;C.把B板向上平移一小段距离,质点自P点自由下落后仍能返回；D.把B板向下平移一小段距离,质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落;MNABP(ACD)在图15-7所示的电路中，直流电源的电压U=18V，电容器A和B的电容分别为CA=20μF和CB=10μF．开始时开关S是断开的，A和B都不带电．〔1〕把S扳到位置1，A的带电量QA等于多少？〔2〕然后把S从位置1换到位置2，那么B的带电量QB等于多少？〔3〕再把S扳到位置1，然后又把S换接到位置2，那么B的带电量QB′将变为多少？思维拓展3、对于一给定的电容器，在如以下图所示中，描述电容C、带电荷量Q、电压U之间的相互关系的图线中正确的选项是〔〕例与练BDQC0D2、把可变电容器的动片旋进去一些，电容器的电容______；如果把两板间的电介质由空气换成陶瓷，那么电容______；如果增大两板间的电势差，那么电容______〔以上填“变大〞、“变小〞或“不变〞〕；如果把动片全部旋出来，那么电容______〔填“最大〞或“最小〞〕。例与练变大变大不变最小例题下面能使静电计张角变大，可行的方法是()A.A板左移B.B板下移C.AB间放入电介质D.放掉一局部电ABABQ不变例题电容器充电结束后〔①与电源连接②与电源断开〕，电源电压恒定，一带电油滴恰好静止在两极板之间，假设板间距离增大，那么油滴是否运动？如运动向哪动？1、平行板电容器充电后，切断与电源的连接，在这种情况下，①如果增大两极板间的距离d，那么，两极板间的电势差U，电容器所带的电量Q，两极板间的场强E各如何变化？②如果减小两极板间的正对面积S，那么，两极板间的电势差U，电容器所带的电量Q，两极板间的场强E各如何变化？思考与讨论〔1〕解题关键电容器充电后与电源断开，Q保持不变。d增加C减小U=Q/CU增加E=U/dE不变S减小C减小U==Q/CU增加E=U/dE增加分析〔1〕分析〔2〕2、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接。在这种情况下，①如果增大两极板间的距离d，那么，两极板间的电势差U，电容器所带的电量Q，两极板间的场强E各如何变化？②如果减小两极板间的正对面积S，那么，两极板间的电势差U，电容器所带的电量Q，两极板间的场强E各如何变化？思考与讨论〔2〕d增加C减小Q=CUQ减小E=U/dE减小S减小C减小Q=CUQ减小E=U/dE不变电容器始终与电源连接，U保持不变。解题关键1、平行板电容器充电平衡后仍与电源相连，两极板间的电压是U，充电荷量为Q，两极板间场强为E，电容为C，现将两极板间距离减小，那么〔〕A.Q变大 B.C变大C.E不变 D.U变小例与练2、平行板电容器充电平衡后与电源断开，两极板间的电压是U，充电荷量为Q，两极板间场强为E，电容为C，现将两极板间距离减小，那么〔〕A.Q变大 B.C变大C.E不变 D.U变小E与d无关，即E不变。例与练3、用电压为U的直流电源给电容为C平行板电容器充电，充完电后电容器两板间的场强大小为E。

〔1〕充完电后，假设仍闭合电键K，将电容器两极板正对面积变为原来的一半，那么电容器的电容变为，流过导线中的电流方向为从极板流向极板。

C/2

正负例与练4、用电压为U的直流电源给电容为C平行板电容器充电，充完电后电容器两板间的场强大小为E。

〔2〕充完电后，假设断开电键K，将电容器的两个极板距离变为原来的一半，那么电容器的电容变为，电容器两极板间的电压变为，电容器两极板间的电场强度为。2C

U/2E例与练5、用电压为U的直流电源给电容为C平行板电容器充电，充完电后电容器两板间的场强大小为E。

〔3〕充完电后，假设仍闭合电键K，将一块厚度为两板距离一半的平行于极板的矩形金属块放入两极板中间，电容器的电容变为，流过导线中的电流方向为从极板流向极板。

2C

负正例与练6、平行板电容器两板距离为4cm，带电量为8×10-8C，板间场强为4×104N/C，那么其电容为，假设保持其它条件不变，而使两板正对面积减为原来的1/2，那么其电容为，假设将两板距离增加为8cm，那么两板间场强为，电容为。5×10-11F2.5×10-11F4×104

N/C2.5×10-11F例与练7、如下图，平行板电容器A、B间有一带电油滴P正好静止在极板正中间，现将两极板间稍错开一些，其它条件不变。那么〔〕A．油滴将向上加速，电流计中电流由b流向aB．油滴将向下加速，电流计中电流由a流向bC．油滴将静止不动，电流计中电流由b流向aD．极板带电量减少，两板间电势差和场强不变例与练9、水平放置的平行板电容器，两板相距5mm，电容为2μF，当将其充电到两板电压为100V时，一个质量为10-10g的带电尘埃正好在板间静止。那么尘埃的电荷量为C。mgF例与练〔2003江苏〕两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电