湖南省邵陽市隆回縣萬和實驗學校高中物理 1.8電容器的電容課件 新人教版選修31.ppt

8 電容器的電容 一 電容器1 電容器 兩個相互又彼此的導體組成一個電容器 2 電容器的充電和放電 1 充電 定義 使電容器兩極板帶上電荷的過程叫做充電 如下圖甲所示 特征 兩極板所帶等量異種電荷均勻分布在兩極板相對的 充電的過程是將電場能儲存在電容器中 靠近 絕緣 等量異種 內側 2 放電 定義 使充電后的電容器電荷的過程叫做放電 如下圖乙所示 特征 放電過程是儲存在電場中的轉化為其他形式的能 3 電容器的帶電荷量 是指其中一個所帶電荷量的絕對值 失去 電場能 極板 二 電容1 定義 電容器所帶的電荷量q與電容器兩極板間的電勢差u的 叫做電容器的電容 2 定義式 3 單位是法拉 簡稱法 符號是f 常用單位還有微法 f 和皮法 pf 量值關系 1f 106 f 1012pf 比值 三 平行板電容器1 基本結構 由兩塊彼此絕緣 互相靠近的金屬板組成 是最簡單的 也是最基本的電容器 2 帶電特點 兩極板電荷異號 分布在相對兩板的內側 3 板間電場 板間形成 場強大小為e u d 方向垂直板面 平行 等量 勻強電場 四 平行板電容器的電容1 實驗 探究影響電容的幾個因素 1 實驗方法 法 2 實驗目的 探究影響平行板電容器電容的因素 3 實驗導析 如下圖甲 乙 丙 控制變量 五 常見的電容器1 分類 1 按電介質分 空氣電容器 電容器 電容器 陶瓷電容器 電容器 電容器等 2 按是否可變分 電容器 電容器等 云母 紙質 滌綸 電解 可變 固定 對于水平放置的平行板電容器 下列說法正確的是 a 將兩極板的間距加大 電容將增大b 將兩極板平行錯開一些 使正對面積減小 電容將減小c 在下板的內表面上放置一面積和極板相等 厚度小于極板間距的陶瓷板 電容將增大d 在下板的內表面上放置一面積和極板相等 厚度小于極板間距的鋁板 電容將增大 解析 答案 bcd 2 電容器的擊穿電壓和額定電壓 1 擊穿電壓 電容器兩極板間電壓超過某一數值 電介質被擊穿 電容器損壞 這個極限電壓為電容器的擊穿電壓 電容器正常工作時的電壓應低于擊穿電壓 2 額定電壓 電容器長期工作時所能承受的電壓 額定電壓低于擊穿電壓 關于電容器 下列說法中正確的是 a 按電介質的不同 電容器分為紙介電容器 陶瓷電容器 固定電容器 電解電容器b 電容器的額定電壓是指加在電容器上的最大電壓 超過這一電壓 電容器會被擊穿c 可變電容器一般通過改變兩極板間距離實現d 電解電容器 兩極板間距離很小 正對面積較大 電容較大 解析 3 對電容器充電 放電的理解 1 充電過程的特點 充電電流 電流方向為逆時針方向 電流強度由大到小 電容器所帶電荷量增加 電容器兩極板間電壓升高 電容器中電場強度增強 充電后 電容器從電源中獲取的能量稱為電場能 2 放電過程特點 放電電流 電流方向是從正極板流出 電流是由大變小 電容器上電荷量減少 電容器兩極板間電壓降低 電容器中電場強度減弱 電容器的電場能轉化成其他形式的能 如下圖所示 電容器的兩極板與電源的正 負極相連 當電容器兩極板間的距離由d迅速增大為2d的過程中 下列說法正確的是 a 電容器兩板電壓始終不變b 電容器兩板電壓瞬時升高后又恢復原值c 根據q cu可知 電容器帶電荷量先增大后減小d 電路中電流由a板經電源流向b板 答案 b 4 關于平行板電容器的兩類典型問題的求解方法 1 平行板電容器充電后 繼續(xù)保持電容器兩極板與電池兩極相連接 電容器的電壓u不變 而d s r變化將引起電容器的c q e變化 2 平行板電容器充電后 切斷與電池的連接 電容器的帶電量q不變 而d s r中某一量的變化將引起電容器的c u e變化 結論 從e的表達式可以看出 當平行板電容器的帶電荷量q不變 而僅改變間距d時 內部場強e不變 如下圖所示 平行金屬板a b組成的電容器 充電后與靜電計相連 要使靜電計指針張角變大 下列措施中可行的是 a 將a板向上移動b 將b板向右移動c 將a b之間充滿電介質d 將a板放走部分電荷 解析 首先要搞清楚電路的結構 明確靜電計測量的是電容器兩極間的電壓 再者是要明確各個選項中是電容器的電壓不變還是電荷量不變 然后根據題設條件運用相應的公式分別進行討論 確定選項 當b板右移時 極板間距d增大 可知c減小 u增大 靜電計的張角變大 選項b正確 極板間插入電介質 介電常數 增大 從而電容c增大 u減小 選項c錯誤 當a板放走部分電荷 極板的帶電荷量q減小 而c不變 故u減小 選項d錯誤 故正確答案為ab答案 ab no 4難點釋疑 1 電容器和電容是一回事嗎 提示 電容器是盛放電荷的一種容器 電容是描述這種容器盛放電荷本領大小的一個物理量 如果把電容器比作水缸 則電容就是這個水缸的橫截面積 水缸的橫截面積越大 水缸容納水的本領就越大 2 電容式傳感器的構造及工作原理 提示 1 圖甲所示是測定液面高度h的電容式傳感器 在金屬芯線的外面涂上一層絕緣物質 放入導電液體中 金屬芯線和導電液體構成電容器的兩個極 金屬芯線外面的絕緣物質就是電介質 液面高度h發(fā)生變化時 正對面積發(fā)生變化 從而使電容c發(fā)生變化 知道c的變化 就可以知道h的變化情況 2 圖乙是測定壓力f的電容式傳感器 待測壓力f作用于可動膜片電極上的時候 膜片發(fā)生形變 使極板間距離d發(fā)生變化 引起電容c的變化 知道c的變化 就可以知道f的變化情況 3 驗電器和靜電計是靜電學中常用的實驗儀器 兩者的構造和用途是怎樣的 提示 1 驗電器是用來檢驗物體是否帶電和帶哪一種電荷的儀器 通常所用的一種驗電器叫金箔驗電器 金箔驗電器是利用同種電荷相斥 異種電荷相吸的原理制成的 其構造如圖甲所示 在一個金屬棒的上端裝一個金屬球 在其下端貼兩條很薄的金屬箔片 金屬棒插在用絕緣體制成的瓶塞中 瓶塞塞在玻璃瓶或有玻璃窗的金屬盒子上 2 靜電計是用來測量導體的電勢和導體間電勢差的儀器 把金箔驗電器的玻璃瓶改為有玻璃窗的金屬盒 箔片改為帶有刻度的金屬指針 圖乙 就成為一個靜電計 它有三個用途 一是做一般驗電器使用 可以檢驗物體是否帶電和帶哪一種電荷 因而靜電計也叫指針式驗電器 二是測量導體間的電勢差 將兩導體分別與靜電計的金屬棒及盒相連 棒與盒間便產生電場 指針表面的電荷受到電場力的作用 即受到棒上同種電荷的斥力及金屬內壁異種電荷的引力 指針便產生偏轉 被測電勢差越大時盒內場強越大 指針偏轉角度越大 三是測量導體的電勢 只要把被測導體與靜電計的棒相連 將金屬盒接地 便可測出導體與大地間的電勢差 即導體的電勢 通常規(guī)定大地電勢為零 教材資料分析 做一做 電流傳感器可以像電流表一樣測量電流 點撥 1 狹長的矩形面積表示電流與時間的乘積 即在一段時間內所放電荷量 2 全部放電過程中所釋放的電荷量 等于曲線與坐標軸所圍成的面積 所以只需要查一下小方格的個數 用每個方格的面積乘以方格的格數即可得放電電量 查格數時 多于半個格的按一個計算 不到半個格的舍去 3 根據以上數據 估算出電容器的電容約為400 f 一個平行板電容器 使它每板電荷量從q1 3 10 5c增加到q2 3 6 10 5c時 兩板間的電勢差從u1 10v增加到u2 u2是多大 這個電容器的電容多大 如果使兩極板電勢差從u1 10v降為u2 6v 則每板需減少多少電荷量 答案 12v3 f1 2 10 5c 2 設電容器原來所帶的電荷量為q 則q cu 1 5 10 4 3c 4 5 10 4c 3 電容器的電容是由本身決定的 與是否帶電無關 所以電容器放掉全部電荷后 電容仍然是150 f 答案 1504 5 10 4150 兩塊大小 形狀完全相同的金屬平板平行放置 構成一平行板電容器 與它相連接的電路如圖所示 接通開關s 電源即給電容器充電 則 a 保持s接通 減小兩極板間的距離 則兩極板間電場的電場強度減小b 保持s接通 在兩極板間插入一塊介質 則極板上的電荷量增大c 斷開s 減小兩極板間的距離 則兩極板間的電勢差減小d 斷開s 在兩極板間插入一塊介質 則兩極板間的電勢差增大 解析 答案 bc 跟蹤發(fā)散 2 1 一平行板電容器充電后與電源斷開 負極板接地 在兩極板間有一正電荷 電荷量很少 固定在p點 以e表示極板間的場強 u表示兩極板間的電壓 wp表示正電荷在p點的電勢能 若保持負極板不動 將正極板移到如右圖中虛線表示的位置 則 a u變小 wp不變b u變小 e不變c u變大 wp變大d u不變 e不變 答案 ab 如右圖所示 平行板電容器兩極板間電壓恒定 帶電的油滴在極板間靜止 斷開開關后 再將極板間距離增大些 則油滴將 a 向上運動b 仍然靜止c 向下運動d 向左或向右運動 答案 b 跟蹤發(fā)散 3 1 如下圖所示 平行板電容器豎直放置 a板上用絕緣線懸掛一帶電小球 靜止時 絕緣線與固定的a板成 角 平移b板 下列說法正確的是 a s閉合 b板向上平移一小段距離 角變大b s閉合 b板向左平移一小段距離 角變大c s斷開 b板向上平移一小段距離 角變大d s斷開 b板向左平移一小段距離 角不變 答案 bcd 答案 b 2 如下圖所示的電容式鍵盤 是通過改變電容器的哪個因素來改變電容的 a 兩板間的距離b 兩板間的電壓c 兩板間的電介質d 兩板的正對面積 答案 a 3 有一只電容器的規(guī)格是 1 5 f 9v 那么 a 這只電容器上的電荷量不能超過1 5 10 5cb 這只電容器上的電荷量不能超過1 35 10 5cc 這只電容器的額定電壓為9vd 這只電容器的擊穿電壓為9v解析 9v為電容器的額定電壓 或工作電壓 故c正確 正常工作時的帶電荷量q cu 1 5 10 6 9c 1 35 10 5c 選項b亦正確 答案 bc 4 有兩個平行板電容器 它們的電容量之比為5 4 它