高中物理 第8节 电容器与电容精品课件 新人教选修31.ppt

2021/8/11 星期三1 知道什么是电容器以及常用的电容器知道什么是电容器以及常用的电容器 理解电容器电容的概念及其定义式理解电容器电容的概念及其定义式CQ/U，并能用，并能用来进行有关计算来进行有关计算 知道平行板电容器的电容与哪些因素有关知道平行板电容器的电容与哪些因素有关 知道公式知道公式C 及其含及其含义义.2021/8/11 星期三2摄摄影影光光线线不不足足，你你一一定定知知道道用用闪闪光光灯灯，可可你你知知道道闪闪光光的的能能量量是是从从哪哪里里来来的的呢呢？它它来来自自电电容容器器！下下图图是是一一种种带带有有内内置置闪闪光光灯灯的的照照相相机机，相相机机内内就就装装有有容容量量很很大大的的电电容容器器，你你想想探探究一下什么是究一下什么是电电容器容器吗吗？2021/8/11 星期三31任任何何两两个个彼彼此此绝绝缘缘而而又又互互相相靠靠近近的的导导体体，都都可可以以组组成成一一个个 两两块块正正对对着着的的、互互相相平平行行、互互相相绝绝缘缘而而又又靠靠近的金属板，是最近的金属板，是最简单简单的的电电容器，叫做容器，叫做 电容器电容器平行板电容器平行板电容器2021/8/11 星期三42探究平行板探究平行板电电容器的容器的电电容容已已充充电电的的平平行行板板电电容容器器与与静静电电计计连连接接如如图图所所示示，电电容容器器极极板板上上的的电电荷荷量量不不变变，当当板板间间距距离离增增大大时时(如如图图甲甲)，静静电电计计指指针针的的偏偏角角将将 ，板板间间电电势势差差将将 ，电电容容器器的的电电容容将将 ，说说明明电电容容器器的的电电容容跟跟板板间间距距离离成成 ，当当正正对对面面积积减减小小时时(如如图图乙乙)，静静电电计计的的偏偏角角将将 ，板板间间电电势势差差将将 ，电电容容将将 ，说说明明电电容器的容器的电电容跟正容跟正对对面面积积成成当当两两板板间间插插入入电电介介质质时时(如如图图丙丙)，静静电电计计的的偏偏角角将将 ，板板间间电电势势差差将将 ，电电容容将将 ，说说明明电电容容器器的的电电容容跟跟两两板板间间的的电电介介质质有关有关增大增大增大增大减小减小反比反比增大增大增大增大减小减小正正比比减小减小减小减小增大增大2021/8/11 星期三52021/8/11 星期三63常常见见电电容容器器的的名名称称通通常常用用电电介介质质的的名名称称来来命命名名，例例如如聚聚苯苯乙乙烯烯电电容容器器的的绝绝缘缘介介质质是是聚聚苯苯乙乙烯烯，陶陶瓷瓷电电容容器器、云云母母电电容容器器的的绝绝缘缘介介质质分分别别是是 等等等等电电解解电电容容器器则则是用浸是用浸过电过电解液的解液的纸纸作作电电容器的一个容器的一个 陶瓷、云母陶瓷、云母极板极板2021/8/11 星期三7(1)两两个个彼彼此此绝绝缘缘而而又又相相互互靠靠近近的的导导体体，都都可可以以看看成成是是电电容器容器(2)电电容容器器的的主主要要作作用用是是能能够够储储存存电电荷荷或或电电能能，这这种种储储存在存在电场电场中的中的电电能叫能叫电场电场能能(3)电电容器可以充、放容器可以充、放电电充充电电：使使电电容容器器两两极极板板带带上上等等量量异异种种电电荷荷的的过过程程叫叫做做充充电电放放电电：使充：使充电电后的后的电电容器失去容器失去电电荷的荷的过过程叫做放程叫做放电电2021/8/11 星期三8特别提醒：特别提醒：放放电电的的过过程程实实际际上上就就是是电电容容器器极极板板正正、负负电电荷荷中中和和的的过过程，当放电结束时，电路中无电流程，当放电结束时，电路中无电流.2021/8/11 星期三9(1)意意义义：是是描描述述电电容容器器容容纳纳电电荷荷本本领领大大小小的的物物理理量量，数数值值上上等等于于使使电电容容器器两两极极板板间间的的电电势势差差增增加加1V所所增增加加的的带带电电量量(2)定定义义：电电容容器器所所带带电电荷荷量量与与两两极极板板间间电电势势差差的的比比值值叫叫电电容容(3)定定义义式式：C与与Q、U无无关关，仅仅由由电电容容器器本本身决定身决定(4)单单位：位：F、F、pF；1pF106F1012F2021/8/11 星期三10特别提醒：特别提醒：电电容容器器是是一一个个仪仪器器，而而电电容容是是一一个个物物理理量量，它它表表征征了了电容器容纳电荷的本领电容器容纳电荷的本领电容器的电荷量是一个极板上电荷量的绝对值电容器的电荷量是一个极板上电荷量的绝对值电电容容C是是用用比比值值定定义义法法定定义义的的，本本章章学学过过的的电电场场强强度度E、电电势势，都都是是用用比比值值法法定定义义的的电电容容 但但不不能能说说电电容容C与与Q成成正正比比、与与U成成反反比比，电电容容C由由电电容容器器本本身身的的性性质质决决定定，与与Q、U的大小无关的大小无关 2021/8/11 星期三11(2020长长沙沙市市一一中中高高二二检检测测)如如图图是是描描述述对对给给定定的的电电容容器器充充电电时时电电荷荷量量Q、电电压压U、电电容容C之之间间相相互互关关系系的的图图象象，其其中中正确的是正确的是()答案：答案：BCD2021/8/11 星期三12(1)平平行行板板电电容容器器的的电电容容：与与平平行行板板正正对对面面积积S和和电电介介质质的相对介电常量的相对介电常量的乘积成正比，与极板间的距离的乘积成正比，与极板间的距离d成反比成反比(2)公式公式 k为静电力常量为静电力常量是是一一个个常常数数，与与电电介介质质的的性性质质有有关关，称称为为电电介介质质的的相对介电常数相对介电常数2021/8/11 星期三13特别提醒：特别提醒：CQ/U要要求求理理解解并并应应用用，只只要要求求了了解解，可可以以结结合合 ，知道，知道C与什么因素有关与什么因素有关.2021/8/11 星期三14(1)分分类类方法方法按按形形状状分分：圆圆柱柱形形电电容容器器，平平行行板板电电容容器器，球球形形电电容容器等器等按按构构造造分分：固固定定电电容容器器，可可变变电电容容器器，半半可可变变电电容容器器等等可可变变电电容容器器通通常常是是通通过过改改变变正正对对面面积积或或改改变变极极板板间间距距离离来改来改变电变电容的容的按按极极板板间间使使用用的的电电介介质质分分：空空气气电电容容器器，真真空空电电容容器器，塑塑料料薄薄膜膜电电容容器器，云云母母电电容容器器，陶陶瓷瓷电电容容器器，电电解解电电容容器器等等2021/8/11 星期三15特别提醒：特别提醒：静静电电计计是是在在验验电电器器的的基基础础上上改改造造而而成成的的，静静电电计计由由相相互互绝绝缘缘的的两两部部分分构构成成，静静电电计计与与电电容容器器的的两两部部分分分分别别连连接接在在一一起起，则则电电容容器器上上的的电电势势差差就就等等于于静静电电计计上上所所指指示示的的电电势势差差U，U的大小就从静电计上的刻度读出的大小就从静电计上的刻度读出.2021/8/11 星期三16(1)击击穿穿电电压压：电电容容器器两两极极间间电电压压超超过过某某一一数数值值，电电介介质质被被击击穿穿，电电容容器器损损坏坏，这这个个极极限限电电压压为为电电容容器器的的击击穿穿电电压压电电容器正常工作容器正常工作时时的的电压应电压应低于低于击击穿穿电压电压(2)额额定定电电压压：电电容容器器长长期期工工作作时时所所能能承承受受的的电电压压，额额定定电压电压低于低于击击穿穿电压电压(3)电电容容值值：电电容容器器上上一一般般都都标标有有电电容容值值及及额额定定电电压压值值2021/8/11 星期三17某某电电容器上容器上标标有有“1.5F,9V”则该电则该电容器容器()A所所带电带电荷量不能超荷量不能超过过1.5106CB所所带电带电荷量不能超荷量不能超过过1.35105CC所加的所加的电压电压不不应应超超过过9VD该电该电容器的容器的击击穿穿电压为电压为9V答案：答案：BCDQcU1.51069C1.35105C2021/8/11 星期三18误区误区1：对平行板电容器的动态变化问题模糊不清：对平行板电容器的动态变化问题模糊不清2021/8/11 星期三19点点拨拨：(1)运运用用电电容容的的定定义义式式和和决决定定式式分分析析电电容容器器相相关关量量变化的思路：变化的思路：确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变 用决定式用决定式C 分析平行板电容器电容的变化分析平行板电容器电容的变化用用定定义义式式 分分析析电电容容器器所所带带电电荷荷量量或或两两极极板板间间电电压的变化压的变化 用用 分析电容器极板间场强的变化分析电容器极板间场强的变化(2)电容器两类问题比较电容器两类问题比较2021/8/11 星期三20 分分类类 充充电电后与后与电电池两极相池两极相连连 充充电电后与后与电电池两极断开池两极断开 不不变变量量 U Q d变变大大 C变变小小Q变变小小E变变小小 C变变小小U变变大大E不不变变 S变变大大 C变变大大Q变变大大E不不变变 C变变大大U变变小小E变变小小 变变大大 C变变大大Q变变大大E不不变变 C变变大大U变变小小E变变小小(2)电容器两类问题比较2021/8/11 星期三21 下面关于下面关于电电容器及其容器及其电电容的叙述正确的是容的叙述正确的是()A任任何何两两个个彼彼此此绝绝缘缘而而又又相相互互靠靠近近的的导导体体，就就组组成成了了电电容器，跟容器，跟这这两个两个导导体是否体是否带电带电无关无关B电电容容器器所所带带的的电电荷荷量量是是指指每每个个极极板板所所带带电电荷荷量量的的代代数和数和C电电容器的容器的电电容与容与电电容器所容器所带电带电荷量成反比荷量成反比D一一个个电电容容器器的的电电荷荷量量增增加加Q1.0106C时时，两两极极间电压间电压升高升高10V，则电则电容器的容器的电电容无法确定容无法确定2021/8/11 星期三22解解析析：电电容容器器既既然然是是储储存存电电荷荷的的容容器器，它它里里面面有有无无电电荷荷不不影影响响其其储储存存电电荷荷的的能能力力，A正正确确；电电容容器器所所带带的的电电荷荷量量指指任任一一极极板板电电荷荷量量的的绝绝对对值值，B错错；电电容容器器的的电电容容由由电电容容器器结结构构决决定定，不不随随带带电电量量的的变变化化而而变变化化，C错错，可可求求电电容器的电容，容器的电容，D错错 2021/8/11 星期三23答案：答案：A点点评评：将将CQ/U，与与EF/q、E 对对比比，弄清哪是定义式，哪是决定式弄清哪是定义式，哪是决定式 由由 可推得可推得C ，有时应用很方便，有时应用很方便 2021/8/11 星期三24有有一一充充电电的的平平行行板板电电容容器器，两两板板间间电电压压为为3V，现现使使它它的的电电荷荷量量减减少少3104C，于于是是电电容容器器两两极极板板间间电电压压降降为为原原来来的的 ，此此电电容容器器的的电电容容是是_F，电电容容器器原原来来的的带带电电荷荷量量是是_C，若若电电容容器器极极板板上上的的电电荷荷量量全全部部放放掉掉，电电容容器的器的电电容是容是_F.2021/8/11 星期三25答案：答案：1504.5104C150解析：解析：(1)电容器两极板间电势差的变化量为电容器两极板间电势差的变化量为(2)电容器原来的电荷量为电容器原来的电荷量为Q，则，则QCU1.51043C4.5104C(3)电电容容器器的的电电容容是是由由本本身身决决定定的的，与与是是否否带带电电无无关关，所以电容器放掉全部电荷后，电容仍然是所以电容器放掉全部电荷后，电容仍然是150F.2021/8/11 星期三26 如如图图所所示示，电电路路中中，A、B为为两两块块竖竖直直放放置置的的金金属属板板，G是是一一只只静静电电计计，开开关关S合合上上后后，静静电电计计指指针针张张开开一一个个角角度，下述哪些做法可使指度，下述哪些做法可使指针张针张角增大角增大()A使使A、B两板靠近一些两板靠近一些B使使A、B两板正两板正对对面面积错积错开一些开一些C断开断开S后，使后，使B板向右平移拉开一些板向右平移拉开一些D断开断开S后，使后，使A、B正正对对面面积错积错开一些开一些2021/8/11 星期三27解解析析：图图中中静静电电计计的的金金属属杆杆接接A极极，外外壳壳和和B板板均均接接地地，静静电电计计显显示示的的是是A、B两两极极板板间间的的电电压压，指指针针张张角角越越大大，表表示示两两板板间间的的电电压压越越高高当当合合上上S后后，A、B两两板板与与电电源源两两极极相相连连，板板间间电电压压等等于于电电源源电电压压不不变变，静静电电计计指指针针张张角角不不变变；当当断断开开S后后，板板间间距距离离增增大大，正正对对面面积积减减小小，都都将将使使A、B两两板板间间的的电电容容变变小小，而而电电容容器器电电荷荷量量不不变变，由由CQ/U可可知知，板板间间电电压压U增大，从而静电计指针张角增大，答案应选增大，从而静电计指针张角增大，答案应选CD.答案：答案：CD2021/8/11 星期三28点点评评：在在判判断断电电容容器器相相关关物物理理量量的的变变化化时时，首首先先要要弄弄清清哪哪些些量量是是不不变变的的，然然后后根根据据不不变变量量和和相相关关公公式式推推断断其其他他待待分析量的变化情况分析量的变化情况若若电电容容器器充充电电后后与与电电源源断断开开，则则带带电电荷荷量量Q不不变变；若若电容器始终与电源相连，则电压电容器始终与电源相连，则电压U不变不变分析电容器物理量变化常用的公式有：分析电容器物理量变化常用的公式有：静静电电计计是是测测量量电电势势差差的的仪仪器器，不不能能用用于于测测直直流流电电路路中中两点的电压静电张角大，说明极板间电势差大两点的电压静电张角大，说明极板间电势差大 2021/8/11 星期三29(2020福福建建仙仙游游现现代代中中学学高高二二检检测测)下下图图的的电电路路中中C是是平平行行板板电电容容器器，在在S先先触触1后后又又扳扳到到2，这这时时将将平平行行板板的的板板间间距距拉大一点，下列拉大一点，下列说说法正确的是法正确的是()2021/8/11 星期三30A平行板平行板电电容器两板的容器两板的电势电势差不差不变变B平行板平行板电电容器两板的容器两板的电势电势差差变变小小C平行板平行板电电容器两板的容器两板的电势电势差增大差增大D平行板平行板电电容器两板容器两板间间的的电场电场强强度不度不变变答案：答案：CD2021/8/11 星期三31 如如图图所所示示，两两平平行行金金属属板板水水平平放放置置并并接接到到电电源源上上，一一个个带带电电微微粒粒P位位于于两两板板间间，恰恰好好平平衡衡现现用用外外力力将将P固固定定住住，然然后后固固定定导导线线各各接接点点，使使两两板板均均转转过过角角，如如图图虚虚线线所所示示，再撤去外力，再撤去外力，则则P在两板在两板间间()2021/8/11 星期三32A保持静止保持静止B水平向左做直水平向左做直线线运运动动C向右下方运向右下方运动动D不知不知角的角的值值，无法确定，无法确定P的运的运动动状状态态2021/8/11 星期三33解解析析：设设原原来来两两板板间间距距为为d，电电势势差差为为U，则则qEmg.当当板板转转过过角角时时两两板板间间距距ddcos，此此时时电电场场力力FqEqE/cos，其其方方向向斜斜向向上上，其其竖竖直直分分力力FyFcosqEmg，故故竖竖直直方方向向上上合合力力为为零零，则则P水水平平向向左左做做匀加速直线运动匀加速直线运动答案：答案：B点点评评：平平行行板板电电容容器器内内场场强强为为匀匀强强电电场场，其其场场强强 ，当两极板接电源时其电压恒为电源电动势，当两极板接电源时其电压恒为电源电动势 2021/8/11 星期三34 如如图图所所示示，有有一一平平行行板板电电容容器器，电电容容为为C，A板板接接地地，中中间间开开一一小小孔孔，通通过过这这一一小小孔孔连连续续地地向向电电容容器器射射入入电电子子，电电子子射射入入小小孔孔的的速速度度为为v0，单单位位时时间间内内射射入入的的电电子子数数为为n，电电子子质质量量为为m，电电荷荷量量为为e，电电容容器器原原来来不不带带电电，电电子子射射到到B板板时时均均留留在在B板板上上，求求电电容容器器两两极极板板能能达达到到的的最最大大电电势势差差和和从从开始射入开始射入电电子到子到电电容器两极板容器两极板电势电势差达到最大所用的差达到最大所用的时间时间？2021/8/11 星期三35答案：答案：解析：设最大电势差为解析：设最大电势差为U，由动能定理：，由动能定理：，此时电容器带的电荷量：此时电容器带的电荷量：2021/8/11 星期三36 传传感感器器在在自自动动控控制制中中有有着着广广泛泛的的应应用用，右右图图是是一一种种测测定定液液面面高高度度的的电电容容式式传传感感器器的的示示意意图图，A为为固固定定的的导导体体芯芯，B为为导导体体外外面面的的一一层层绝绝缘缘物物质质，外外部部为为导导电电液液体体，从从指指示示器器显显示示的的电电容容C大大小小的的变变化化，就就能能反反映映液液面面的的升升降降情情况况二者关系正确的是二者关系正确的是()AC增大表示增大表示h增大增大BC增大表示增大表示h减小减小CC减小表示减小表示h减小减小DC减小表示减小表示h增大增大2021/8/11 星期三37解解析析：导导体体芯芯A和和导导电电液液体体是是电电容容器器的的两两极极，当当液液面面的的高高度度h发发生生变变化化时时，极极板板间间的的正正对对面面积积S发发生生变变化化：h增增大大，S增大；增大；h减小，减小，S减小根据平行板电容器电容的决定式减小根据平行板电容器电容的决定式C可可知知，S增增大大时时，电电容容C增增大大；S减减小小时时，电电容容C减减小小，所以选项所以选项A和和C正确正确答案：答案：AC点点评评：本本题题考考查查电电容容器器的的构构成成及及平平行行板板电电容容器器电电容容大大小小的的影影响响因因素素，准准确确分分析析高高度度h变变化化时时对对应应的的正正对对面面积积S的的变变化化情况是解决问题的关键情况是解决问题的关键2021/8/11 星期三38如如图图所所示示，计计算算机机键键盘盘的的每每一一个个键键下下面面都都连连有有一一块块金金属属片片，与与该该金金属属片片隔隔有有一一定定空空隙隙的的是是另另一一块块小小的的固固定定的的金金属属片片这这两两片片金金属属组组成成一一小小电电容容器器该该电电容容器器的的电电容容C可可用用公公式式CS/d计计算算，式式中中常常量量91012F/m，S表表示示金金属属片片的的正正对对面面积积，d表表示示两两金金属属片片间间的的距距离离当当键键被被按按下下时时，此此小小电电容容器器的的电电容容发发生生变变化化，与与之之相相连连的的电电子子线线路路就就能能检检测测出出是是哪哪个个键键被被按按下下了了，从从而而给给出出相相应应的的信信号号设设每每个个金金属属片片的的正正对对面面积积为为50mm2，键键未未按按下下时时两两金金属属片片的的距距离离为为0.6mm.如如果果电电容容变变化化0.25pF，电电子子线线路路恰恰能能检检测测出出必必要要的的信信号号，则则键键至至少少需要被按下需要被按下_2021/8/11 星期三39电容式键盘电容式键盘2021/8/11 星期三40答案：答案：0.15mm解解析析：7.51013F 当键被按下当键被按下d时，电容增加时，电容增加C0.25pF，2021/8/11 星期三412021/8/11 星期三42