技术物理下册（第三版）7-6 电容学习课件

7-6电容现象与思考电容器电容电介质电场能量

现象与思考

1.荧光灯管有时两头发亮而中间却不亮，如不及时处理，灯管很容易损坏。电工师傅会告诉我们：这是因为启辉器里的旁路电容器被击穿短路造成的。

3.什么是电容器？它有哪些性质？在电路中起什么作用？

2.舞台灯光为什么会频闪？如图7.6-1。图7.6-1一、电容器1.定义一对彼此绝缘而又靠得很近的导体，组成一个电容器。2.电极电容器的两个导体称为电容器的两个电极。若电容器两电极上分别带有异号电荷，两极之间会产生电场。3.平行板电容器（视频7.6-2）

两个靠得很近的平行金属板被电介质隔开，就构成一个平行板电容器，平行板电容器。4.充电

把电容器的两极与电源的正、负极连接，使电容器的两极带等量异号电荷的过程，称为电容器充电（视频7.6-2）。5.放电（视频7.6-1）让充过电的电容器失去电荷，称为电容器放电。修理电子仪器时，一般先要对其中的电容器放电，避免对操作者的电击现象发生，电容器的充放电。电容器充、放电视频7.6-16.平行板电容器及电荷量

(视频7.6-2)电容器任一极板所带电荷量的绝对值，称为电容器的电荷量。平行板电容器及电荷量视频7.6-27.带电电容器的特点如果电容器两极不与任何电路连接，它的电荷量保持不变，两极间的电势差保持恒定。

二、电容

1.定义

电容器的电荷量

Q

与两极间电势差

U

的比值，称为电容器的电容。用

C表示C

=

____QU3.单位SI单位是法拉，符号是F，1

F

=

1

C/V

法拉这个单位很大，在实际中常用它的分数单位：

微法拉（µF，简称微法）

1µF=10-6F

纳诺法拉（nF，简称纳法）1nF=10-9

F

皮可法拉（pF，简称皮法）1

pF=10-12

F4.电容器电容特性

实验证明，①对任一个确定的电容器，它的电荷量

Q和两极电势差

U成正比，Q/U，即电容是一个常量；②对不同的电容器，比值

Q/U，即电容不同。在两极电势差一定的条件下，这个比值即电容越大，电容器存储的电荷量越多，说明电容的大小反映电容器存储电荷能力的高低。5.平行板电容器的电容公式______C

=εrS4πkd式中，S为两个极板的正对面积；d为两极间的距离；εr是两极间电介质的相对介电常量。

平行板电容器电容的大小与两极板的形状、大小、相对位置和两极间电介质的性质有关。电容的大小决定于电容器本身的性质，而与电容器是否带电或带电多少无关，这是所有电容器都具有的特性。注意例题1一只标有5×102

pF

的电容器，在电势差为36

V

的电源上充电后，电容器所带电荷量是多少？解已知C=5×102pF=5×10-10

F,U

=36

V,则有Q

=CU=5×10-10×36

C=1.8×10-8

C

平行板电容器极板面积为2×10-2

m2，两极板夹一层厚2×10-2

mm,εr

=5

的电介质，该电容器的电容为多少微法？

例题2解已知S=2×10-2

m，d

=2×10-2mm=2×10-5

m,εr=5,则C

=εrS4πkd________=____________________________________4×3.14×9×109×2×10-55×2×10-2F=4.4×10-8

F

=

4.4×10-2

µF

6.电容器的分类

①按电容能否改变，电容器可分为固定电容器和可变电容器；②按所用电介质不同，可分为云母电容器、陶瓷电容器和电解电容器。

可变电容器一般由两组金属片组成，其中可转动的一组叫动片，固定的一组叫定片。转动动片可以改变它和定片的正对面积，进而改变电容。

电解电容器有正、负极，使用时要注意极性。图

7.6-2是常用几种电容器及其在电路中的符号。图7.6-2几种常见的电容器

7.电容器的选择

①电容器上都标有两个重要数字，如

12V，0.1pF。12V

表示电容器的额定电压，0.1pF

是电容器的电容。

②电容器的工作电压如果超过额定电压，会使极板间电场太强，导致极间电介质电离。这时电容器被破坏，电流从一极经内部流向另一极，称为电容器被击穿或电容器短路。对应的电场强度称为击穿电场强度。

选择电容器时，工作电压应低于额定电压。

8.电容器的应用

电容器是一种在很多技术工作中不可缺少的电器元件。

例如在雷达、导弹测控、传感器等尖端技术中，在发射机如手机等通信设备中，在电冰箱、电视机、微波炉等家用电器中，在电子计算机、照相闪光灯、卡拉

OK

伴唱机中，都少不了电容器；电容器在工业上也有广泛应用，如用电容器实现继电保护和对时间的自动控制等。

三、电介质1.作用

电介质（绝缘体）置于外电场

E0

中时，电场力会使其正、负电荷中心的连线有沿外电场方向整齐排列的趋势，并且在与

E0

垂直的两个表面上出现等量异号电荷。

这些电荷与电介质分子连在一起，不会自由移动，利用接地的方法也不能把它们导走，因而称为束缚电荷（或极化电荷）。

在外电场

E0

作用下，使电介质两个表面或内部出现束缚电荷的现象称为电介质的极化。

2.极化电介质的特点①均匀电介质被极化后，束缚电荷形成了与外电场E0反向的附加电场E′,削弱了E0的作用，其内部的电场强度为E=E0-E′=E0/εr

②电介质达到静电平衡时，内部的电场强度不为零，这是电介质与导体的又一重要区别。

③电介质在一定的条件下，外电场

E0

越强，极化越强。但电介质的极化是有限度的，

E0

大到一定程度时，电介质会被电离，产生的正、负离子将在电场力作用下做定向移动，失去绝缘性能。这种现象称为电介质的击穿，电介质刚被击穿时的电场强度称为击穿电场强度，对应的电压称为击穿电压。不同电介质的击穿电压不同。

四、电场能量

1.存在原因物体通常不带电，但当外力对物体做功，使它的正、负电荷分开，物体就会带电，产生静电场。由功能关系可知，建立静电场的过程，就是外力做功，把其他形式的能转化成电场能的过程。

2.定义

在静电场中，电荷拥有的能量就是电场的能量。3.充电电容器两个极板间的电场能量公式Ee=—122Q2——C=1—CU2=1—2QU

练习

1.一个面积为

3×10-2

m2，板间距离为

0.05

mm的平行板电容器，其电容为__________µ