电容器和电容电容器的动态分析整理.

1.6电容器和电容电容器和电容一、电容器１.定义：任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体，组成一个电容器。２.电容器的充、放电＋＋＋＋＋＋－－－－－－＋Q－QEU充电：电容器两板分别接在电池两端，两板带上等量异种电荷的过程。电源能量→电场能放电：电源能量→电场能充了电的电容器的两板用导线相连，使两板上正、负电荷中和的过程。电场能→其他形式能说明：1.在充、放电过程中有电流产生；2.电容器所带电荷量：每个极板所带电荷量的绝对值。电容器所带的电荷量Q跟它的两极间的电势差U的比值叫做电容器的电容。2.公式1.电容：二、电容UQCh△hBCA3.单位F（法）pF10=Fμ10=F11264.说明电容是反映了电容器储存电荷能力(储存能量能力)的物理量，其数值由电容器的构造决定，而与电容器带不带电或带多少电无关。就像水容器一样，它的容量与是否有水无关思考1甲同学说：“电容器带电越多，电容越大，不带电时，电容为零”。此说法对吗？为什么？思考2乙同学说：“若A电容器带电比B电容器带电量多，则A的电容就比B的电容大”。此说法对吗？为什么？思考3丙同学说：“若A电容器比B电容器的电容大，则当它们充电（或放电）时，如果两极板间电压都升高（或降低）1V，则A电容器吸收（或放出）的电量一定比B的多”，此说法对吗？为什么？电容器的Q—U图象U/VQ/C△U△Q1C1C2△Q2C=Q/UC=△Q/△U理论和实验都证明：平行板电容器的电容C跟介电常量ε成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比，即:电容器的电容是一个与Q、U无关的物理量，它的大小是由电容器本身结构决定的。那么电容器的电容跟什么因素有关呢？一般来说，电容器的电容是由两个导体的大小、形状和相对位置以及它们的电介质决定的。三、平行板电容器的电容dkSCπ4=电容器种类繁多,其分类按电介质可分为纸介、云母、陶瓷、电解电容等；按可变程度可分为固定、半可变、可变电容器。四、常用电容器该元件有两片锡箔(导体),中间是一层薄纸(介质)构成从电容器的包装上我们可以得到该电容的那些信息1．一个平行板电容器，当它带了电荷量Q以后，两导体间的电势差是U，如果它带的电荷量增大为2Q，则电容器的电容（）。A．不变B.增大到2倍C.增大到4倍D.减小到1/2课堂练习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，下列图中正确的是()ACE电容器问题的动态分析电容器的充电(放电)当电容器充电(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)与电源电压相等.⑴有电流,电流方向流入(出)电容器正极板,电流强度由大变小;⑵电容器所带电量增加(减少);⑶电容器两极板电压升高(降低);⑷电容器中匀强电场的场强增大(减小);⑸电源的化学能转化为电容器中匀强电场的电场能.(匀强电场的电场能转化为其它形式的能.)一、理解电容器的充电和放电过程及其特点放电过程实际是正、负电荷中和的过程.例1．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····解析:过程一：电源给电容器充电,R上有从A到B的电流,当电容器的电压等于电源电压时,充电结束,电容器的上、下极板带等量正、负电荷。过程二:当增大两板距离时,电容器的电容减小；当电路稳定后,电容器的电压跟电源的电压相等,说明电容器的电量减小,因此在增大两极板距离的过程中,电容器放电,R上有从B到A的电流.例2．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解析：ABC.电容器充电后与电源切断联系,电量Q不变.UQCkdSC4D.C不变讨论问题,先看常量,再看变量.AB··Ε(S、d)的变化C的变化U的变化Q变小UQCQ不变U变小例3．把平行板电容器的两板分别和电源的正、负极相接，两板相距d，电源电压为U，电容器电容为C。将电键K闭合，将A板向上移，使A、B板间的距离为2d，通过电源的电量为多大？ABS··解析：过程一:电源给电容器充电,电容器所带电量即通过电源的电量为CUQUQCU不变dd2'kdSC4CC21'ε、S不变QQ21'过程二:电容器放电过程中通过电源的电量为CU/2第二类问题:平行板电容器充电后，继续保持电容器两极板与电池两极相连接，两板间的电压U保持不变。三、平行板电容器的动态分析解题程序:1.写出上述前三个公式;2.先看常量，后看变量;3,在变量中先看自变量，后看因变量,进而确定函数关系;4.先定性分析,再定量计算.第二类问题:平行板电容器充电后，继续保持电容器两极板与电池两极相连接，两板间的电压U保持不变。物理依据UQCkdSC4任意电容器电容的度量式平行板电容器电容的决定式dUE匀强电场场强的度量式第一类问题:平行板电容器充电后，切断与电源的连接，电容器的带电量Q保持不变。SkQE4匀强电场场强的决定式例4．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ABDUQCkdSC4dUEε、S不变d减小C变大U不变Q变大U不变E变大第二类问题:U不变例5．一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，EP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，EP不变C.U变小，EP不变D.U不变，EP不变+P·AC电容器充电后与电源断开，电量不变，根据匀强电场场强的决定式可知，场强E不变。场强E不变，P点到下极板间的距离不变，P点与零势面的电势差不变,把点电荷从P点移到零势面电场力所做的功不变,故点电荷在P点的电势能EP不变．d减小kdSC4ε、S不变C变大UQCQ不变U减小解析：第一类问题:Q不变，E与d无关。例6．两块平行金属板带等量异号电荷，要使两板间的电压加倍，而板间的电场强度减半，可采用的办法有：A.两板的电量加倍，而距离变为原来的4倍（）B.两板的电量加倍，而距离变为原来的2倍C.两板的电量减半，而距离变为原来的4倍D.两板的电量减半，而距离变为原来的2倍CUQCkdSC4dUEdd4'CC41'ε、S不变QQ21'UU2'EE21'UU2'UQCkdSC4dUE讨论平行板电容器的Q、U、C、E的动态变化,应该先看常量,后看变量,并且注意度量式和决定式物理意义的不同.理论根据1.在图所示的实验装置中,平行板电容器的极板A与一灵敏的静电计相接,极板A接地.若极板A稍向上移动一点,由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是().(A)两极板间的电压不变,极板上的电量变小(B)两极板间的电压不变,极板上的电量变大(C)极板上的电量几乎不变,两极板间的电压变小(D)极板上的电量几乎不变,两极板间的电压变大D课堂练习2.两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，接通开关K，电源即给电容器充电.（）A．保持K接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小B．保持K接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电量增大C．断开K，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小D．断开K，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大KRE+-BC3.对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是()（A）将两极板的间距加大，电容将增大（B）将两极板平行错开，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四、电容传感器传感器是将所感受到的一种非电学物理量转换成便于检测的电学物理量的器件。常用于检测和自动控制.测角度测夜面高度测压力测位移例7．传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用。如图所示是一种测定液面高度的电容式传感器的示意，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导电液体金属芯线电解质hkdSC4h增大S增大正对面积意义ε、d不变C增大非电学量电学量传感器