电容器的电容课件.

带电粒子在电场中的运动问题小结：一、利用电场使带电粒子加（减）速：平行电场线进入二、利用电场使带电粒子偏转：垂直电场线进入从动力学和运动学角度分析从做功和能量的角度分析类似平抛运动的分析方法匀变速曲线运动粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动粒子在与电场平行的方向上做初速度为零的匀加速运动1.受力分析：粒子受到竖直向下的静电力F＝Eq=qU/d。2.运动规律分析:粒子作类平抛运动。-（匀变速曲线运动）x方向：匀速直线运动Y方向：加速度为的匀加速直线运动。mdqUavv0vyΦ3.x方向L4.y方向xvyvy5、离开电场时的偏转角度的正切：tv020221vLmdqU0v0vLmdqU200mdvqULvvytanyv0vyFv++++++------v0YdUY′qL结论：带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的问题就是一个类平抛的问题。粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动对粒子偏角的讨论y200vqUltanφ==vmdv2.将粒子飞出电场时的速度反向延长,交原运动方向于O点,O点距电场边缘距离为x,则22020qUlyl2mvdxqUltan2mvd粒子从偏转电场中射出时,好像从极板间l/2处沿直线射出似的求带电粒子离开电场时速度的大小。方法2:根据动能定理求解方法1:根据速度合成求解x0y0v=vqUlv=at=mdv22xyV=v+v22*011mV-mV=qU22LmqUv102122202242dULUvLmdqUy122022tandULUmdvLqU三、加速和偏转一体++++++------φv0vy+_U1U2v0-qmy已知：U1、l、YY׳偏转电极的电压U2、板间距d、板端到荧光屏的距离L。求：电子射出偏转电场时的偏向角正切值tanφ及打到屏上电子的偏移量y׳。122tandUlULly2'tanLlydUlU2'212yyUKULldUly21)2(2'偏移量与YY׳偏转电极的电压U2成正比3.原理四、示波器的原理1.示波器作用：是一种用来观察电信号随时间变化的电子仪器。2.它的核心部件是示波管：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。产生高速飞行的电子束待显示的电压信号锯齿形扫描电压使电子沿Y方向偏移使电子沿x方向偏移四、示波器的原理第四节电容器的电容第一章静电场学习目标1.知道电容器的概念，认识常见的电容器,熟悉电容器的充、放电现象.2．理解电容的概念及定义方法，掌握电容的定义、公式、单位，并会应用定义式进行简单的计算．3．了解影响平行板电容器电容大小的因素，了解平行板电容器的电容公式．4．知道改变平行板电容器电容大小的方法．第一章静电场一、电容器1．结构：由两个彼此_________又相距很近的导体组成．2．带电量：电容器一个极板带电量的绝对值．3．充放电过程绝缘充电过程放电过程定义使电容器_______的过程中和掉电容器所带________的过程方法将电容器的两极板与________________相连用导线将电容器的两极板接通带电电荷电源的两极充电过程放电过程示意图电容器充电示意图电容器放电示意图场强变化极板间的场强___________极板间的场强___________能量转化其他能转化为______________________转化为其他能变大变小电场能电场能[判一判]1.(1)电容器两极板上一定带等量异种电荷.()(2)电容器的带电量为两极板所带电量的绝对值之和.()(3)电容器充、放电时，两极板之间有电流.()提示：(1)√(2)×(3)×二、电容1．定义：电容器所带的___________与电容器两极板间的___________的比值，叫做电容器的电容．3．单位：在国际单位制中的单位是：_______．给电容器带上1库仑的电量，如果两极板间的电势差是1伏，这个电容器的电容就是___________.1库仑/1伏＝1法拉．符号：F,1F＝1C/V.更小的单位还有_______和_______．换算关系：1F＝_______μF＝_______pF.4．物理意义：表示电容器容纳___________的物理量．5．标量：只有大小，没有方向．2．公式表达：C＝QU.电荷量Q电势差U法拉1法拉微法皮法1061012电荷本领[想一想]2.能否根据电容公式C＝QU得出“电容器的电容与它所带电荷量成正比，与极板间的电势差成反比”的结论？提示：不能.公式C＝QU是电容器电容的定义式或者说是计算式，不是电容器电容的决定式.电容器的电容是由电容器本身决定的，不随电容器所带的电荷量Q和极板间电压U的变化而变化.三、平行板电容器的电容1．结构由两个___________且彼此绝缘的金属板构成．2．电容的决定因素电容C与两极板间的相对介电常数εr成__________，跟极板的正对面积S成_________，跟极板间的距离d成_________．相互平行正比正比反比3．电容的决定式C＝__________，εr为电介质的相对介电常数．当两极板间是真空时：C＝________，式中k为静电力常量．εrS4πkdS4πkd[判一判]3.(1)其他条件不变时，平行板电容器的电容随极板正对面积的增大而增大．()(2)其他条件不变时，平行板电容器的电容随极板间距离的增大而增大．()(3)任何电介质的相对介电常数都大于1.()提示：(1)√(2)×(3)√2．电容器的额定电压和击穿电压(1)额定电压：电容器能够_______________时的电压．(2)击穿电压：电介质被__________时在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，则电容器就会损坏．四、常用电容器1．分类按电介质分：空气电容器、___________电容器、陶瓷电容器、________电容器等.按电容是否可变分：________电容器、________电容器.聚苯乙烯电解可变固定长期正常工作击穿对C＝Q/U和C＝εrS/(4πkd)的理解1．公式C＝QU是电容的定义式，对任何电容器都适用，一个电容器的电容决定于其本身，与带电量和所加的电压都无关．2．公式C＝εrS4πkd是平行板电容器电容的决定式，公式可反映出影响平行板电容器电容大小的因素，此式只对平行板电容器适用．3．C＝QU与C＝εrS4πkd的比较C＝QUC＝εrS4πkd特点意义联系定义式决定式对某电容器，Q∝U，但QU＝C不变，反映容纳电荷的本领平行板电容器，C∝εr，C∝S，C∝1d，反映了影响电容大小的因素电容器容纳电荷的本领由Q/U来量度，由本身的结构(如平行板电容器的εr、S、d等因素)来决定特别提醒：(1)Q是指电容器一个极板上所带电荷量的绝对值．(2)C＝QU要求理解并应用，C＝εrS4πkd只要求了解，可以结合C＝εrS4πkd，知道C与什么因素有关．[思路探究]电容器的电容由哪些因素决定？有一充电的平行板电容器，两极板间电压为3V，现使它的电荷量减少3×10－4C，于是电容器两板间的电压降为原来的13，此电容器的电容是多大？若电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容是多大？[答案]150μF150μF[解析]电容器两极板间电势差的变化量为ΔU＝1－13U＝23×3V＝2V由C＝ΔQΔU得C＝3×10－42F＝1.5×10－4F＝150μF电容器的电容是由本身决定的，与是否带电无关，所以电容器放掉全部电荷后，电容仍然是150μF.公式C＝ΔQΔU是公式C＝QU的推论，在解决有关电荷变化量或极板间电压变化量的问题中，应用C＝ΔQΔU比应用C＝QU更便捷．1．对于水平放置的平行板电容器,下列说法中正确的是()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，电容将增大解析：影响平行板电容器电容大小的因素有：(1)随正对面积的增大而增大；(2)随两极板间距离的增大而减小；(3)在两极板间放入电介质，电容增大．由此可知B、C选项正确．对D选项，实际上是减小了平行板的间距，所以D选项也正确．故选BCDBCD平行板电容器的两类典型问题1．定电压问题若电容器始终与电源相连，两极板间的电压保持不变．由此不变量出发可讨论其他量的变化情况．当d、S、εr变化时由C＝εrS4πkd可知C随d、S、εr变化由Q＝CU＝εrS4πkdU可知Q随d、S、εr变化由E＝Ud可知E随d变化2．定电荷量问题若电容器在充电后与电源断开，电容器的带电荷量保持不变，在此基础上可讨论其他量的变化情况．当d、S、εr变化时由C＝εrS4πkd可知C随d、S、εr变化由U＝QC＝4πkdQεrS可知U随d、S、εr变化由E＝Ud＝QCd＝4πkQεrS可知E随εr、S变化特别提醒：讨论与电容器相关的各物理量的变化依据主要有三个：(1)平行板电容器的电容的决定式C＝εrS4πkd.(2)平行板电容器内部是匀强电场E＝Ud.(3)电容器所带电量Q＝CU.如图所示，A、B为平行板电容器的金属板，G为静电计，开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度，下述结论正确的是()A．若保持开关S闭合，将A、B两极板靠近些,指针张开角度将变小B．若保持开关S闭合，将A、B两极板正对面积变小些，指针张开角度将不变C．若断开开关S后，将A、B两极板靠近些，指针张开角度将变大D．若断开开关S后，将A、B两极板正对面积变小些，指针张开角度将不变B[思路探究]电键S闭合时，Q、U哪个量不变？S断开时呢？[解析]静电计指针张开角度与A、B两极板间的电压成正比，若保持开关S闭合，无论是将A、B两极板靠近些，还是将A、B两极板正对面积变小些，A、B两极板间的电压都等于电源电压，所以指针张开角度将不变，选项A错误，B正确；若断开开关S后，将A、B两极板靠近些，则两极板所带电荷量Q保持不变，而其电容C变大，所以U＝Q/C将变小，指针张开角度将变小，选项C错误；同理分析，若断开开关S后，将A、B两极板正对面积变小些，则Q不变，C变小，所以U＝Q/C将变大，指针张开角度将变大，选项D错误．解决电容器问题的方法：三个公式、两个不变．首先明确是保持电压不变还是保持电量不变，然后选择公式进行分析即可．记住一个特例，保持电量不变的情况下，只改变两极板间的距离，两极板间的电场强度E不变．2.如图所示，是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路，在增大电容器两极板间距离的过程中()A．电阻R中没有电流B．电容器的电容变小C．电阻R中有从a流向b的电流D．电阻R中有从b流向a的电流BC解析：开始时，图中电容器被充电，A极板带正电，B极板带负电．根据平行板电容器的电容公式C＝εrS4πkd可知，当增大电容器两极板间的距离d时，电容C变小，由于电容器始终与电池相连，电容器极板间的电压UAB保持不变，根据电容的定义式C＝QU，当C减小时，电容器两极板所带电荷量Q减小，电容器放电，即电阻R中有从a流向b的电流，所以选项B、C正确．带电粒子在平行板电容器中的问题是静电场与力学知识的综合，分析方法与力学的分析方法基本相同：先分析受力情况，再分析运动状况和运动过程(平衡、加速或减速，是直线还是曲线)，然后选用恰当的规律(如牛顿定律、动能定理及能量守恒定律)解题．带电粒子在电容器中的平衡与运动问题的分析方法如图所示，A、B为平行金属板，两板相距为d且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．若保持两极板间的电压不变,则()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