1.8电容器的电容

电容器是一种储能元件，在电路中用于调谐、滤波、耦合、旁路、能量转换和延时。按其结构可分为固定电容器、半可变电容器、可变电容器三种。201、09第八节电容器的电容带电体放在空中，它所带的电荷是会慢慢地失去的，为了保存电荷，我们就需要有一个能“装电荷的容器”——电容器。1、知道什么是电容器以及常用的电容器。2、理解电容器的电容概念及其定义式，并能用来进行有关的计算。3、知道计算电容的公式及其含义，知道平行板电容器的电容与哪些因素有关。4、会对平行板电容器动态问题进行分析。闪光灯说明：照相机的闪光灯，在不到0.001s的短暂时间内发出强烈闪光，瞬间电流很大，各种电池都不能承受。在实际中，常常用电容器帮助闪光灯实现它的功能。闪光灯的内部结构电容器电容器的应用一些常见的电容器电容器是一种重要的电学元件一、电容器1、构造：在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质—电介质,就组成一个简单的电容器。2、电路图符号：金属极板绝缘物质(电介质)1、电容器的充电：＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－＋Q－Q将电容器两个极板带上等量异种电荷的过程，叫电容器的充电。正极板负极板有短暂的电流两极间有电压两板分别带等量异种电荷，每个极板带电量的绝对值叫电容器的带电量E二、电容器的充电和放电注意：若电容器保持与电源连接，则板间电压U不变；若断开电源，则极板所带电量Q不变。2、电容器的放电：＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－＋Q－Q用导线将充电后的电容器两极接通，两极失去电荷的过程，叫电容器的放电。在放电过程中导线上有短暂的电流产生U=0U++++++++--------Qd=1cm电容器是用来储存电荷的容器类比法理解电容概念（电容器与水容器）水深H两极板间电势差U水体积V每个极板带电量Q容器的截面积SS=V/HC=Q/U电容C1、定义：2、定义式：，或者UQCUQC3、物理意义：C是表示电容器容纳电荷本领的物理量4、单位：国际单位是法拉（F）1F=1C/V常用单位：微法（μF);皮法（pF)1μF=10-6F1рF=10-12FQ指每一个极板带电量绝对值电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值问题：水杯的S和水的V、H有关吗？C是由Q和U来决定吗？C由电容器本身来决定。1、对一电容器充电时电容器的电容C，带电荷量Q,电压U之间的关系图象，正确的是（）BCD2、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？解:1)FVCUQC76102201042)仍是2×10-7F.3)仍是2×10-7F.电容的大小由电容器本身决定，与哪些因素有关？极板面积极板距离电介质方法：控制变量法++++++•实验探究：影响平行板电容器电容的因素------改变d改变S改变电介质说明：静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量导体间的电势差，从指针的偏转角度就可以知道两个导体间的电势差的大小。平行板电容器的电容公式：SCdC1两极板间距离kdSCr4两极板正对面积静电力常量rC介电常数真空=1r几种常用电介质的相对介电常数电介质空气煤油石蜡陶瓷玻璃云母水r1.0005266～84～112.0～2.181空气的相对介电常数与1十分接近，研究中，空气对电容的影响一般可以忽略。1、固定电容器：五、常用电容器（1）聚苯乙烯电容器：以聚苯乙烯薄膜为电介质，两层铝箔为极板。符号：＋（2）电解电容器：用铝箔做一个极板，以铝箔上很薄的一层氧化膜为电介质，用浸过电解液的纸做另一个极板。符号：电容较大注意：电解电容器正负极不能接反，不能接交流电2、可变电容器：两极由两组铝片组成，固定的一组铝片叫做定片；可以转动的一组铝片叫做动片;空气为电介质。转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容相应变化。符号：3．电容器的额定电压和击穿电压(1)额定电压：电容器能够_________工作时的电压．(2)击穿电压：电介质被击穿时加在电容器两极板上的_____电压，若电压超过这一限度，则电容器就会被损坏．长期正常最小•平行板电容器充电后的两类典型情况：•⑴电容器始终连接在电源上，两极间的电压U保持不变。••⑵电容器充电后，切断与电源的连接，电容器的带电荷量Q保持不变。思考与讨论⑴：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，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？一、电容器动态问题分析U不变思考与讨论⑵：平行板电容器充电后，切断与电源的连接。在这种情况下，如果增大d，则U、Q、E各如何变化？Q不变二、平行板电容器的动态分析思路1．运用电容的定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路：①确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变。②用决定式C＝εrS4πkd分析平行板电容器电容的变化。③用定义式C＝QU分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化。④用E＝Ud分析电容器极板间场强的变化。1．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的电流巩固训练BC2.如图所示，电路中，A、B为两块竖直放置的金属板，G是一只静电计，开关S合上后，静电计指针张开一个角度，下述哪些做法可使指针张角增大()A．使A、B两板靠近一些B．使A、B两板正对面积错开一些C．断开S后，使B板向右平移拉开一些D．断开S后，使A、B正对面积错开一些CD解析：图中静电计的金属杆接A极，外壳和B板均接地，静电计显示的是A、B两极板间的电压，指针张角越大，表示两板间的电压越高。当合上S后，A、B两板与电源两极相连，板间电压等于电源电压不变，静电计指针张角不变；当断开S后，板间距离增大，正对面积减小，都将使A、B两板间的电容变小，而电容器电荷量不变，由C＝Q/U可知，板间电压U增大，从而静电计指针张角增大，答案应选CD。答案：CD3.如图所示，水平放置的平行板电容器，闭合电键与稳压直流电源连接，下板固定，当上板在AB位置时，一个带电油滴刚好静止在电容器的中点，现在断开电键，使上板在AB位置与A′B′位置之间上下往复移动，以下关于带电油滴的运动描述正确的是()A．油滴在电容器两极板间上下往复运动B．油滴始终向下极板运动最后到达下极板C．油滴始终处于静止状态D．上板向上移动时，油滴做加速运动；上板向下移动时，油滴做减速运动C解析：带电油滴刚好悬浮静止在电容器的中点，说明油滴所受重力和电场力等大反向，即qE＝mg。当上板在AB位置与A′B′位置之间上下位复移动时，不管上板在哪个位置(除AB位置外)，两极板的带电荷量Q为定值，板间的电场强度为E＝Ud＝4πkQεrS不变化，所以总有qE＝mg，油滴所受的合力仍为零，始终处于静止状态。4.如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地。一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离()A．带点油滴将沿竖直方向向上运动B．P点的电势将降低C．带点油滴的电势将减少D．若电容器的电容减小，则极板带电量将增大B解析：电容器两端电压U不变，由公式E=U/d，场强变小，电场力变小，带点油滴将沿竖直方向向下运动，A错；P到下极板距离d不变，而强场E减小，由公式U=Ed知P与正极板的电势差变小，又因为下极板电势不变，所以P点的电势变小，B对；由于电场力向上，而电场方向向下，可以推断油滴带负电，又P点的电势降低，所以油滴的电势能增大，C错；图中电容器两端电压U不变,电容C减小时由公式Q=CU，带电量减小，D错。２、电容器的充放电二、电容三、平行板电容器：１、定义：充电：使原本不带电的两板带上等量异种电荷的过程放电：使充电后的电容器失去电荷的过程１、定义：两块彼此靠近又互相绝缘的导体组成的器件。一、电容器２、表达式：Ｃ＝Ｑ／Ｕ３、物理意义：反映电容器容纳电荷量本领的强弱４、国际单位：法拉或法（F）四、电容器的种类KdSC41、关于电容，下列说法中正确的是（）A．电容器的极板上带电量越大，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D2、电容器的电容C=2.0×10-8F，如果电容器两极板电压增加了10V，则电容器的带电量变化了多少？UQCQCUC102.0-7解：由得，3、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，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，则（）A.Q变大B.C变大C.E不变D.U变小AB4、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，则（）A.Q变大B.C变大C.E不变D.U变小BCD5、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，若仍闭合电键K，将电容器两极板正对面积变为原来的一半，则电容器的电容变为，流过导线中的电流方向为从极板流向极板。C/2正负（2）充完电后，若仍闭合电键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，流过导线中的电流方向为从极板流向极板。2C负正6、如图所示，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。则（）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D