電容和電容器知識(shí)點(diǎn)精解

1、電容和電容器·知識(shí)點(diǎn)精解 1電容的定義(1)電容器作用：電容器是電氣設(shè)備中常用的一種重要元件，可以用來(lái)容納電荷。構(gòu)成：兩金屬板間夾上一層絕緣物質(zhì)(電介質(zhì))就是一個(gè)最簡(jiǎn)單的電容器。兩個(gè)金屬板就是電容器的兩個(gè)電極。充電與放電：使電容器帶電叫充電；使充電后的電容器失去電荷叫放電。電容器所帶電量：電容器的一個(gè)極板上所帶電量的絕對(duì)值。擊穿電壓與額定電壓：加在電容器兩極上的電壓如果超過(guò)某一極限，電介質(zhì)將被擊穿從而損壞電容器，這個(gè)極限電壓叫擊穿電壓；電容器長(zhǎng)期工作所能承受的電壓叫做額定電壓，它比擊穿電壓要低。(2)電容的定義電容器所帶電量與兩板間電勢(shì)差之比叫電容。定義式為單位：在國(guó)際單位

2、制中，電容單位是法(F)。常用單位有：微法(F)和皮法(pF)。它們的換算關(guān)系是 1F=106uF=1012pF物理意義：表示電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量。2平行板電容器電容的決定因素平行板電容器的電容，跟介電常量成正比，跟正對(duì)面積S成正比，跟極板間的距離d成反比。用公式表達(dá)為下面表中為幾種電介質(zhì)的介電常量的值。3常用電容器常用的電容器可分為固定電容器和可變電容器。(1)固定電容器固定電容器的電容是固定不變的，常用的有紙質(zhì)電容器及電解電容器。紙質(zhì)電容器：在兩層錫箔或鉛箔中間夾以在石蠟中浸過(guò)的紙，一起卷成圓柱體而制成的電容器(圖1-49(a)。電解電容器：這種電容器是用鋁箔作陽(yáng)極，用鋁箔上很薄

3、的一層氧化膜作電介質(zhì)，用浸漬過(guò)電解液的紙作陰極制成的(圖1-49(b)。由于氧化膜很薄，這種電容器的電容較大。電解電容器的極性是固定的，使用時(shí)正負(fù)極不能接錯(cuò)，不能接交流電。(2)可變電容器特點(diǎn)：電容可以改變。構(gòu)成：由兩組鋁片組成(圖1-49(c)，固定的一組鋁片叫定片，可以轉(zhuǎn)動(dòng)的一組鋁片叫動(dòng)片。使用時(shí)可以轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)片使兩組鋁片正對(duì)面積發(fā)生變化從而改變電容的大小。(3)電路中常用的幾種電容器的符號(hào)如圖1-49(d)所示?！纠?】圖1-50中平行放置的金屬板A、B組成一只平行板電容器。在不斷開(kāi)電鍵K時(shí)，使A板向上平移拉開(kāi)一些；使A板向右平移錯(cuò)開(kāi)一些；往A、B間充入介電常量1的電介質(zhì)。試討論電容器兩板電

4、勢(shì)差U、電量Q、板間場(chǎng)強(qiáng)E的變化情況。若斷開(kāi)電鍵K，情況又如何？【分析思路】解決本題的關(guān)鍵在于明確電容器所涉及的不變量。不斷開(kāi)電鍵時(shí)，意味著電容器兩板間的電壓U保持不變；斷開(kāi)電鍵后，意味著電容器所帶電量是不變的。明確以上兩點(diǎn)，即可再根據(jù)電容的定義式及平行板電容器電容的決定因素來(lái)討論本題?！窘忸}】電鍵K不斷開(kāi)時(shí)，電容器兩極板間電壓U不變。小。由于Q=CU，U不變，所以Q變?。黄叫邪咫娍推鲀?nèi)部電場(chǎng)為身強(qiáng)兩板錯(cuò)開(kāi)意味著正對(duì)面積S變小。由CS可知C變小，由Q=CU電鍵K斷開(kāi)后，意味著電容器所帶電量Q不變。兩板錯(cuò)開(kāi)時(shí)S變小，由CS可知，C變小，所以U變大，而【例2】如圖1-51所示，兩塊水平放置的平行金

5、屬板M、N，相距為d，組成一個(gè)電容為C的平行板電容器，M板接地，M板的正中央有一小孔B。從B孔正上方h處的A點(diǎn)，由靜止一滴一滴地滴下質(zhì)量為m、電量為q的帶電油滴，油滴穿過(guò)B孔后落到N板，把全部電量傳給N板，若不計(jì)空氣阻力及板外電場(chǎng)：?jiǎn)枺?1)第幾滴油滴將在M、N板間作勻速直線運(yùn)動(dòng)？(2)能達(dá)到N板的液滴不會(huì)超過(guò)多少滴？【分析思路】帶電油滴將所帶的電量傳給N板，因靜電感應(yīng)使M板帶上等量異種電荷，這就使電容器帶電，M、N板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)。當(dāng)電場(chǎng)力等于重力時(shí)，油滴作勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)油滴從A點(diǎn)落到N板時(shí)重力做的功等于克服電場(chǎng)力做的功。油滴至N板速度為零，即為最后一滴落至N板的油滴，其余以后落下的油滴

6、來(lái)達(dá)N板即反方向向上運(yùn)動(dòng)?！窘忸}方法】靜電感應(yīng)原理、平行板電容器兩板間的電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)、電容的定義式、受力平衡條件及動(dòng)能定理?！窘忸}】 (1)設(shè)第n滴油滴將在兩板間作勻速直線運(yùn)動(dòng)。所以，當(dāng)?shù)趎滴油滴作勻速直線運(yùn)動(dòng)下落時(shí)，兩板間的場(chǎng)強(qiáng)由平衡條件可知，此時(shí)有(2)設(shè)能到達(dá)N板的液滴不會(huì)超過(guò)n滴，即第n滴在兩板間作勻減速直線運(yùn)動(dòng)，到達(dá)N板時(shí)的速度剛好為零。由動(dòng)能定理得mg(h+d)-qU=0其中U為第n油滴運(yùn)動(dòng)時(shí)兩板間的電壓，則由以上兩式聯(lián)立解得【例3】在靜電復(fù)印機(jī)里，常用圖1-52所示的電路來(lái)調(diào)節(jié)A、C兩板間電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，從而來(lái)控制復(fù)印件的顏色深淺。在操作時(shí)，首先對(duì)金屬平板A、B組成的平行板電容

7、器充電。該電容器的B板接地，A、B間充有介電常量為的電介質(zhì)，充電后兩板間的電勢(shì)差為U。而后，斷開(kāi)該充電電源，將連接金屬平板C和可調(diào)電源的開(kāi)關(guān)K閉合。這樣，A、C兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度將隨可調(diào)電源的電壓變化而得以調(diào)節(jié)。已知C板與A板很近，相互平行，且各板面積相等。A、B板間距離為d1，A、C板間的距離為d2，A、C板間的空氣介電常量取為1。試求：當(dāng)電源的電壓為U0時(shí)，A、C兩板間某點(diǎn)P處的電場(chǎng)強(qiáng)度?！痉治鏊悸贰渴紫葘?duì)平行金屬板A、B組成的電容器充電時(shí)，A板帶上的電荷設(shè)為Q，則Q=C1U。開(kāi)關(guān)K閉合后等效電路如圖1-53所示，由于金屬板B和電源負(fù)極都接地，所以它們電勢(shì)均為零。設(shè)此時(shí)金屬板A、B間的電勢(shì)差

8、為U1，金屬板A、C間的電勢(shì)差為U2，則由于電源電壓為U0，所以有U1+U2=U0。可見(jiàn)，開(kāi)關(guān)K閉合后，金屬板A、B間的電勢(shì)差將變小，故金屬板A、B上的電荷將發(fā)生變化。孤立導(dǎo)體A的電荷將重新分布，設(shè)其上表面帶負(fù)電荷為-Q2，下表面帶正電荷為+Q1，則有Q1+(-Q2)=Q。于是金屬板B上的電荷將由-Q減少為-Q1，金屬板C的電荷為+Q2。下面的任務(wù)就是用盡量多的已知量表示出Q2，則B的電荷要減少，孤立導(dǎo)體A上的電荷尊重新分布，充電穩(wěn)定后，孤立導(dǎo)體A處于靜電平衡狀態(tài)，是等勢(shì)體，才能列出U1+U2=U0的關(guān)系式。當(dāng)然，熟練運(yùn)用所學(xué)公式以及運(yùn)算技巧也是解答該題的必要條件。【解題方法】處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的性質(zhì)、電容的定義、勻【解題】 K閉合后的等效電路如圖1-53所示。設(shè)A、B板間的電容為C1，電勢(shì)差為U1。A、C板間的電容為C2，電勢(shì)差為U2。金屬板的面積為S，則而各板表面上的電量分別為如圖所示1-53的&