好用18電容器的電容》上課課件選修31

1、、定義：、定義： 任何兩個彼此任何兩個彼此絕緣絕緣又相距又相距很近很近的的導(dǎo)體導(dǎo)體，組成一個組成一個電容器電容器。 一、電容器一、電容器平行板電容器平行板電容器電介質(zhì)電介質(zhì)電容器的極板電容器的極板電容器的極板電容器的極板2 2、電容器的充電：、電容器的充電： 將電容器兩個極板將電容器兩個極板帶上電荷帶上電荷的過程，叫的過程，叫電容器的電容器的充電充電。 一、電容器一、電容器 QQ正正極板極板負(fù)負(fù)極板極板兩板分別帶兩板分別帶等量異等量異種種電荷，每個極板電荷，每個極板帶電量的帶電量的絕對值絕對值叫叫電容器的電容器的帶電量帶電量E有短暫有短暫的的電流電流兩極間兩極間有有電壓電壓3 3、電容器的放電

2、：、電容器的放電： 用導(dǎo)線將充電后的電容器兩極接通，兩用導(dǎo)線將充電后的電容器兩極接通，兩極極失去電荷失去電荷的過程，叫電容器的的過程，叫電容器的放電放電。 一、電容器一、電容器 QQ在在放電放電過程中導(dǎo)線上過程中導(dǎo)線上有有短暫的電流短暫的電流產(chǎn)生產(chǎn)生 電容器兩極電容器兩極正負(fù)電正負(fù)電荷荷通過導(dǎo)線中和。通過導(dǎo)線中和。 1 1、電容器帶電的特點：、電容器帶電的特點： 充電后的電容器兩極間的充電后的電容器兩極間的電壓電壓，叫電容，叫電容器的器的電壓電壓。 二、電容器的電容二、電容器的電容 QQ 電容器的電容器的帶電量帶電量QQ越多，越多，電壓電壓U U越高。越高。 Q=0.01C Q=0.01C，U

3、=100V U=100V Q=0.02C Q=0.02C，U=200V U=200V Q=0.03C Q=0.03C，U=300V U=300V QQ與與U U成成正比正比Q/UQ/U是是定值定值兩極間有兩極間有電壓電壓U U2 2、電容器帶電與水桶盛水類比：、電容器帶電與水桶盛水類比： 二、電容器的電容二、電容器的電容h=1cmV=1dm3h=2cmV=2dm3V V與與h h成成正比正比V/hV/h是是定值定值ShV水桶截面積水桶截面積二、電容器的電容二、電容器的電容h=1cmV=1dm3h=1cmV=4dm3水桶水桶V/h=SV/h=S越大，容越大，容納水的本領(lǐng)越強(qiáng)納水的本領(lǐng)越強(qiáng)2 2、

4、電容器帶電與水桶盛水類比：、電容器帶電與水桶盛水類比： S S與與V V 、 h h無關(guān)無關(guān)3 3、電容的定義：、電容的定義： 電容器所帶電容器所帶電量電量QQ與電容器兩極間的與電容器兩極間的電電壓壓U U的的比值比值，叫電容器的，叫電容器的電容電容。 QQ二、電容器的電容二、電容器的電容UUQC 容納電荷的本領(lǐng)容納電荷的本領(lǐng)，與水桶截面積與水桶截面積S S類比類比4 4、電容的單位：、電容的單位：二、電容器的電容二、電容器的電容法拉法拉: : F F還有：微法（還有：微法（ ）、皮法（）、皮法（p p） pFFF126101011F=1C/V 1F=1C/V 如果一個電容器帶如果一個電容器帶

5、1C1C電量時，兩極間電電量時，兩極間電壓是壓是1V1V，這個電容器的電容就是，這個電容器的電容就是1F 1F 電容器的電容器的電容電容與與電量電量QQ及電壓及電壓U U都無關(guān)，由電都無關(guān)，由電容器容器本身本身決定。決定。與水桶與水桶截面積截面積S S類似。類似。例與練例與練D-9.0-9.01010-8-8C C C C QQ9.09.01010-8-8 1.51.510104 4 1.51.510104 4 電容與電容與電電壓壓U U無關(guān)無關(guān)例與練例與練例與練例與練B21UU 21CC 21QQ 例與練例與練A2.02.01010-8-8F F UQC11UQC 電容的另一種定義式電容的另

6、一種定義式11CUQ 22UQC 22CUQ )(1212UUCQQUCQ即C102.0-7例與練例與練6、下列說法正確的是 ：（）A.由公式可知，電容大小和電量成正比和電壓成反比B.電容器的電容大小和電容器兩端電壓、電容器帶電量均無關(guān)C.電容器的帶電量是指電容器每個極板所帶電量的絕對值D.某一電容器帶電量越多，它的電容就越大B C重中之重；解決好平行板電容器的兩重中之重；解決好平行板電容器的兩類問題要抓住兩個關(guān)鍵：類問題要抓住兩個關(guān)鍵：A、充電后仍連接電源，電容器兩端、充電后仍連接電源，電容器兩端電壓電壓不變；不變；B、充電后斷開電源，電容器上的、充電后斷開電源，電容器上的電電荷量荷量保持不

7、變。保持不變。最簡單的電容器是平行板電容器最簡單的電容器是平行板電容器 猜想：平行板電容器的電容跟哪些猜想：平行板電容器的電容跟哪些因素有關(guān)？因素有關(guān)？兩極板間的距離兩極板間的距離d 兩極板間的正對面積兩極板間的正對面積S是否插入電介質(zhì)或電介質(zhì)的種類是否插入電介質(zhì)或電介質(zhì)的種類。實實 驗驗 探探 究究1 1、電容與兩板正對面積、電容與兩板正對面積S S的關(guān)系：的關(guān)系：三、平行板電容器的電容三、平行板電容器的電容SUSUUQC SC CC靜電計靜電計2 2、電容與板間距離、電容與板間距離d d的關(guān)系：的關(guān)系：三、平行板電容器的電容三、平行板電容器的電容dUdUdC1CUQC C3 3、電容與電介

8、質(zhì)的關(guān)系：、電容與電介質(zhì)的關(guān)系：三、平行板電容器的電容三、平行板電容器的電容介質(zhì)UrCCUQC 4 4、平行板電容器的電容公式：、平行板電容器的電容公式：三、平行板電容器的電容三、平行板電容器的電容SC dC1兩板間距離兩板間距離kdSCr4兩板正對面積兩板正對面積介電常數(shù)介電常數(shù)真空真空 r r=1=1靜電力常量靜電力常量rC不變UdECQdC1UQC 例與練例與練AB不變QddUE CUCdQSkQ4E E與與d d無關(guān)無關(guān)，即即E E不變不變。例與練例與練BCD C/2C/2 正正負(fù)負(fù)例與練例與練 2C2C U/2U/2E E例與練例與練 5 51010-11-11 F2.52.5101

9、0-11-11 F4 410104 4 N/C2.52.51010-11-11 F例與練例與練不變USCQ不變d不變E例與練例與練D mgFNmgF12101CNdUE/1024CEFq17105例與練例與練1 1、固定電容器：、固定電容器：四、常用電容器四、常用電容器（1 1）聚苯乙烯電容器：）聚苯乙烯電容器： 以以聚苯乙烯薄膜聚苯乙烯薄膜為電介質(zhì)，用為電介質(zhì)，用兩層兩層鋁箔鋁箔為極板。為極板。符號：符號：1 1、固定電容器：、固定電容器：四、常用電容器四、常用電容器（2 2）電解電容器：）電解電容器： 用用鋁箔鋁箔做一個極板，以鋁箔上做一個極板，以鋁箔上很薄很薄的一層氧化膜的一層氧化膜為電

10、介質(zhì)，用為電介質(zhì)，用浸過電解浸過電解液的紙液的紙做另一個極板。做另一個極板。符號：符號：電容較大電容較大2 2、可變電容器：、可變電容器：四、常用電容器四、常用電容器 兩極由兩極由兩組鋁片兩組鋁片組成，固定的一組鋁組成，固定的一組鋁片叫做定片，可以轉(zhuǎn)動的一組鋁片叫做片叫做定片，可以轉(zhuǎn)動的一組鋁片叫做動片動片; ;空氣空氣為電介質(zhì)。為電介質(zhì)。 轉(zhuǎn)動動片，使兩組鋁片的轉(zhuǎn)動動片，使兩組鋁片的正對面積正對面積發(fā)發(fā)生變化，電容相應(yīng)生變化，電容相應(yīng)變化變化。符號：符號：3 3、擊穿電壓和額定電壓：、擊穿電壓和額定電壓：四、常用電容器四、常用電容器 加在電容器兩極板上的電壓不能超過加在電容器兩極板上的電壓不

11、能超過某一個限度，超過這個限度，電介質(zhì)將某一個限度，超過這個限度，電介質(zhì)將被被擊穿擊穿，這個電壓稱為，這個電壓稱為擊穿電壓擊穿電壓。 電容器電容器正常工作正常工作時兩極板上的時兩極板上的最大電最大電壓壓，稱為，稱為額定電壓額定電壓。額定電壓額定電壓比比擊穿電壓擊穿電壓低低外殼上標(biāo)的電壓外殼上標(biāo)的電壓是是額定電壓額定電壓額定電壓額定電壓25V25V是電容器是電容器正常工正常工作作時兩極板上的時兩極板上的最大電壓最大電壓電容器的電壓多數(shù)情電容器的電壓多數(shù)情況下是況下是交流電壓交流電壓例與練例與練D例與練例與練變大變大變大變大不變不變最小最小2、連接在電池兩極上的平行板電容器，當(dāng)兩極板間的距離減小時

12、A.電容器的電容C變大B.電容器極板的帶電量Q變大C.電容器兩極間的電勢差U變大D.電容器兩極板間的電場強(qiáng)度E變大 （ABD）1.7 1.7 電容器與電容電容器與電容 觀察紙介電容器的構(gòu)造觀察紙介電容器的構(gòu)造 該元件有兩片錫箔（導(dǎo)體），該元件有兩片錫箔（導(dǎo)體），中間是一層薄紙。中間是一層薄紙。1 1、任何兩個、任何兩個彼此絕緣彼此絕緣又相互靠近的又相互靠近的導(dǎo)體導(dǎo)體都可以都可以構(gòu)成電容器。構(gòu)成電容器。這兩個導(dǎo)體這兩個導(dǎo)體稱為電容器的稱為電容器的電極電極。2 2、電容器的充放電、電容器的充放電 充電充電：使電容器帶上電荷的過程：使電容器帶上電荷的過程 充電時兩個極板總是帶等量的異種電充電時兩個極

13、板總是帶等量的異種電荷，每個極板帶電量的絕對值叫做電容器的荷，每個極板帶電量的絕對值叫做電容器的帶電量帶電量 放電放電：使電容器失去電荷的過程：使電容器失去電荷的過程3 3、電容器的作用：、電容器的作用： 容納儲存電荷容納儲存電荷 一、電容器一、電容器圓柱型水杯容器的儲水問題圓柱型水杯容器的儲水問題: :hhABC1. 1.水位每升高水位每升高h(yuǎn) h，試比較，試比較A A、B B、C C的儲水量的儲水量2.2.哪個儲水本領(lǐng)大？哪個儲水本領(lǐng)大？如何反映其儲水本領(lǐng)？如何反映其儲水本領(lǐng)？hQ深度水量S截面積思考與討論思考與討論 那電容器儲存電荷的本領(lǐng)那電容器儲存電荷的本領(lǐng)如何表征呢？如何表征呢？UQ

14、C 1 1、電容器所帶電量、電容器所帶電量QQ與電容器兩極板間的電勢與電容器兩極板間的電勢差差U U的比值，叫電容器的電容。符號的比值，叫電容器的電容。符號C C。2 2、電容的定義式、電容的定義式: : Q Q指每一個極板帶電量絕對值指每一個極板帶電量絕對值, , U U表示電容器兩板的電勢差表示電容器兩板的電勢差電壓電壓. . 理解：理解： 電容器的電容與電容器的電容與QQ、U U無關(guān)，由電容器本身無關(guān)，由電容器本身的結(jié)構(gòu)決定。的結(jié)構(gòu)決定。二二. .電容電容UQC 3 3、電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電、電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢差增加勢差增加1V1V時，所需要的電荷量。時，所需要的

15、電荷量。 4 4、意義：電容是一個反映電容器容納、意義：電容是一個反映電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量。電荷本領(lǐng)大小的物理量。5 5、單位：、單位： 國際單位制：法拉國際單位制：法拉法（法（F F） 1F=1C / V1F=1C / V 常用單位：微法（常用單位：微法（F);F);皮法（皮法（pF) pF) 1F=10 1F=106 6F=10F=101212pFpFUQC課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練1、某一電容器，當(dāng)所帶電量為某一電容器，當(dāng)所帶電量為4 41010-6-6C C，兩極，兩極板間的電勢差為板間的電勢差為20v20v，求，求（1 1）電容器的電容）電容器的電容（2 2）當(dāng)所帶電量減半時，電容器

16、的電容為多少）當(dāng)所帶電量減半時，電容器的電容為多少（3 3）如果電容器不帶電呢？）如果電容器不帶電呢？研究平行板電容器研究平行板電容器的電容和哪些因素有關(guān)的電容和哪些因素有關(guān)演示演示三、平行板電容器的電容三、平行板電容器的電容4sCkd1. 1.板間是板間是真空真空時：時：2 .2 .板間板間充滿介質(zhì)充滿介質(zhì)時：時：4rsCkd式中式中 S S表示兩板的表示兩板的正對面積正對面積 d d表示兩板間的表示兩板間的距離距離 r是電介質(zhì)的是電介質(zhì)的相對介電常數(shù)相對介電常數(shù)，與，與電介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)電介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。幾種常用介質(zhì)的相對介電常數(shù)：見課本幾種常用介質(zhì)的相對介電常數(shù)：見課本P P3030 四、

17、常用電容器四、常用電容器1 1、固定電容器：電容固定不變、固定電容器：電容固定不變 聚苯乙烯電容器聚苯乙烯電容器 電解電容器電解電容器 ： 正負(fù)極不能接反，不能接交流電正負(fù)極不能接反，不能接交流電 2 2、可變電容器、可變電容器 通過改變兩極間的正對面積或距離來改變通過改變兩極間的正對面積或距離來改變電容電容五、電容器使用時應(yīng)注意的問題五、電容器使用時應(yīng)注意的問題1 1、電容器的擊穿電壓：、電容器的擊穿電壓： 加在電容器兩極板上的電壓不能超過某加在電容器兩極板上的電壓不能超過某一限度，超過這個限度，電介質(zhì)將被擊穿，一限度，超過這個限度，電介質(zhì)將被擊穿，電容器損壞，這個極限電壓稱為擊穿電壓。電容

18、器損壞，這個極限電壓稱為擊穿電壓。2 2、電容器的額定電壓：、電容器的額定電壓： 電容器正常工作時的最大電壓電容器正常工作時的最大電壓 額定電壓低于擊穿電壓額定電壓低于擊穿電壓3 3、注意電解電容器的極性、注意電解電容器的極性小小 結(jié)結(jié)一、電容器一、電容器1 1、任何兩個、任何兩個彼此絕緣彼此絕緣又相互靠近的又相互靠近的導(dǎo)體導(dǎo)體都可以構(gòu)成電容器。都可以構(gòu)成電容器。2 2、 電容器的充電：電容器與電源相連，電源能量電容器的充電：電容器與電源相連，電源能量電場能電場能 電容器的放電：電容器與導(dǎo)線相連，電場能電容器的放電：電容器與導(dǎo)線相連，電場能其他形式能其他形式能二、電容二、電容1 1、定義、定義

19、: : C C與與QQ、U U無關(guān)無關(guān)2 2、單位：法拉、單位：法拉F F 1F=106F=1012pF三、平行板電容器的電容三、平行板電容器的電容 C C與與r r 、S S、d d有關(guān)有關(guān) 四、常用電容器四、常用電容器 電解電容器電解電容器 可變電容器可變電容器 五、電容器使用時注意的問題五、電容器使用時注意的問題 工作電壓工作電壓額定電壓額定電壓擊穿電壓擊穿電壓 電解電容器有極性，正負(fù)極不能接反，不能接交流電電解電容器有極性，正負(fù)極不能接反，不能接交流電UQC UQ4rsCkd例題例題1 1、平行板電容器充電后，繼續(xù)保持電容器的兩極板、平行板電容器充電后，繼續(xù)保持電容器的兩極板與電源相連

20、，在這種情況下，如增大兩板間距與電源相連，在這種情況下，如增大兩板間距d d，則電容器電容則電容器電容C C、板間電勢差、板間電勢差U U、電容器所帶電量、電容器所帶電量QQ，板間場強(qiáng)，板間場強(qiáng)E E分別如何改變？分別如何改變？ 充電后，繼續(xù)保持電容器與電源相連，電容器充電后，繼續(xù)保持電容器與電源相連，電容器兩板間電勢差兩板間電勢差U U不變不變. .如增大如增大d d，則由，則由 ， C C 將減小，再，將減小，再，QQ減小，依減小，依E E=U U/ /d d，E E將增大。將增大。 2 2、平行板電容器充電后，切斷與電源的連接。在這、平行板電容器充電后，切斷與電源的連接。在這種情況下，如

21、增大種情況下，如增大d d，則，則C C、 U U、QQ、E E分別如何改分別如何改變變 ？ C C變小、變小、QQ不變、不變、U U變大、變大、E E不變不變kdSCr4課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練2 2、平行板電容器充電后，與電池兩極斷開、平行板電容器充電后，與電池兩極斷開連接，當(dāng)兩極板間的距離減小時（連接，當(dāng)兩極板間的距離減小時（ ）A A電容器的電容電容器的電容C C變大變大B B電容器極板的帶電量電容器極板的帶電量QQ變大變大C C電容器兩極間的電勢差電容器兩極間的電勢差U U變大變大D D電容器兩極板間的電場強(qiáng)度電容器兩極板間的電場強(qiáng)度E E不變不變ADAD電容器放電過程中電容器放電過程中電流隨時間變化的圖像電流隨時間變化的圖像1 1、在圖中畫一個狹長矩形，它、在圖中畫一個狹長矩形，它的面積的物理意義是什么？的面積的物理意義是什么？ 電荷量電荷量2 2、怎樣根