第1章静电场 第7节电容器与电容1精选文档.ppt

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1、第1章静电场 第7节电容器与电容1本讲稿第一页，共二十一页带电体放在空中，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 1、电容器：能够容纳（储存）电荷的器件。、电容器：能够容纳（储存）电荷的器件。电容器是一种存储电荷的装置，它在收音机、电视机、洗衣机、电冰箱等各种家用电器中是一个不可缺少的关键元件之一。例如收音机的“调台”就是利用电容器来实现的。那么，电容器的构造如何？它有和性质及特点呢？本讲稿第二页，共二十一页（1）构造：）构造：两个互相靠近且彼此绝缘的导体。两个互相靠近且彼此绝缘的导体。a.电容器的极板：构成电容器的两个导体。b.最简单的电容器

2、平行板电容器：在两个正对的平行金属 板间夹上一层电介质（绝缘体）。（2 2）工作方式）工作方式:（演示）1 1）充电：使电容器带电的过程。）充电：使电容器带电的过程。（其它能转化为电场其它能转化为电场能）能）充电后两极板带有等量的异种电荷。充电后两极板带有等量的异种电荷。若若 保持与电源连接，则板间电压保持与电源连接，则板间电压U U不变；若断开不变；若断开 电源，则极板所带电量电源，则极板所带电量Q Q不变。不变。2 2）放电：使电容器失去电荷的过程。）放电：使电容器失去电荷的过程。（电场能转化为电场能转化为其它形式的能）其它形式的能）（3 3）电容器是储存电场能的装置。）电容器是储存电场能

3、的装置。1 1）原理：异种电荷互相吸引。）原理：异种电荷互相吸引。2 2）电容器的电荷量：一个极板所带电量的绝对值。）电容器的电荷量：一个极板所带电量的绝对值。本讲稿第三页，共二十一页不同的电容器容纳电荷的本领是不同的，就像不同的容器的装水量各不相同一样。为了衡量电容器这种本领的异同，我们引入一个新的物理量”电容“。2 2、电容：描述电容器容纳电荷本领大小的物理、电容：描述电容器容纳电荷本领大小的物理 量。量。（1 1）电容是电容器本身的一种属性，其大小与）电容是电容器本身的一种属性，其大小与 电容器的电荷量无关。电容器的电荷量无关。o对于一个固定的电容器来说，若其电荷量Q增大，则其正极板的电

4、势升高，而负极板的电势降落，正、负极板的电势差U必增大，且Q与U成正比（QEU），比值Q/U是一个常量。此常量越大，则表明U一定时，容纳了更多的电荷量Q，即此电容器的电容越大。本讲稿第四页，共二十一页（2 2）概念：电容器所带电荷量）概念：电容器所带电荷量Q Q与两极板间电势与两极板间电势 差差U U的比值叫电容器的电容。的比值叫电容器的电容。（3 3）定义式：）定义式：（4 4）单位：法拉（简称法），符号为）单位：法拉（简称法），符号为“F F”。常用单位：微法（常用单位：微法（FF）、皮法（）、皮法（pFpF）。）。1F=10 1F=10-6-6F F，1 pF=101 pF=10-12-

5、12F F。电容的大小显然应取决于自身的结构，那么跟哪些因素有关呢？（5 5）计算式：）计算式：本讲稿第五页，共二十一页+静电计 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。在在Q Q和和S S不变时，不变时，d d减小，减小，U U减小。由减小。由C=Q/UC=Q/U知：知：C C增大。增大。d则引力则引力F，容容量量C本讲稿第六页，共二十一页+静电计 在在Q Q和和d d不变时，不变时，S S越小，越小，U U越大。越大。由由C=Q/UC=Q/U可知：可知：C C越小。越小。S相当相当于于r，引力引力F，故故C本讲稿第七页，共二十一

6、页+静电计 在在Q Q、d d和和S S不变时，插入电介不变时，插入电介质（质（r r增大），增大），U U减小。由减小。由C=Q/UC=Q/U知：知：C C增大。增大。介质介质插入平插入平行板电行板电容器两容器两极中后，极中后，使正负使正负极板中极板中的电荷的电荷更加不更加不易相向易相向运动而运动而中和，中和，从而从而CC。本讲稿第八页，共二十一页（6 6）决定式：）决定式：（平行板电容器）r相对介电常数；k=9.0109Nm2/C2一般来说，电容器的电容决定于两极板的大小和形状、相对位置及板间的电介质。3 3、常用电容器：、常用电容器：（1 1）按构）按构 造分造分:固定电容器：固定电容器

7、：C C不可变（符号为不可变（符号为 ）可变电容器：可变电容器：C C可改变（符号为可改变（符号为 ）半可变电容器：半可变电容器：C C只能作微小改变只能作微小改变本讲稿第九页，共二十一页（2 2）按介）按介 质分：质分：纸介电容器：容量大，价格低，体积小；损耗大，有电感。云母电容器：介质损耗小，绝缘性能好，较稳定。4 4、电容器的重要指标：电容及额定电压。、电容器的重要指标：电容及额定电压。瓷介电容器：耐磨，寿命长；易破碎。电解电容器：容量大（介质薄且两极近)，体积小；有极性，易漏电。（符号为：）（2）击穿电压：加在电容器两极上的极限电压。击穿电压：加在电容器两极上的极限电压。（1 1）额定

8、电压：电容器长期工作所能承受的电压。）额定电压：电容器长期工作所能承受的电压。一般情况下，工作电压应低于击穿电压。本讲稿第十页，共二十一页感感应应起起电电机机莱顿瓶莱顿瓶-现在叫现在叫“电容器”小结：小结：1 1、电容器是电器中是一个不可缺少的关键元件之一。、电容器是电器中是一个不可缺少的关键元件之一。本讲稿第十一页，共二十一页本讲稿第十二页，共二十一页2 2、任何两个相近又彼此绝缘的导体均可认为是一个电、任何两个相近又彼此绝缘的导体均可认为是一个电 容器容器（如一段双股塑料电线，两股平行的输电线等），其，其 容量容量电容的大小只跟电容器自身的构造（电容的大小只跟电容器自身的构造（S S、d

9、d 、r r）有关，而与）有关，而与Q Q、U U无关。无关。3 3、利用公式、利用公式C=C=r rS S4kd4kd，C=QC=QU U，E=UE=Ud d，可，可 以判断电容器的带电量以判断电容器的带电量Q Q、两极板间电势差、两极板间电势差U U、两极、两极 板间场强板间场强E E的变化。的变化。(Q=(Q=r rSUSU 4kd;U=4kQd 4kd;U=4kQd /r rS;E=4kQ/S;E=4kQ/r rS)S)4 4、电容的串联：、电容的串联：1/C=1/C1/C=1/C1 1+1/C+1/C2 2+1/C+1/C3 3 电容的并联：电容的并联：C=CC=C1 1+C+C2

10、2+C+C3 3+本讲稿第十三页，共二十一页1 1、某电容、某电容C=20PFC=20PF，那么用国际单位表示，它的电容，那么用国际单位表示，它的电容 为为_F_F 210210-11-11练习巩固：练习巩固：2 2、两个电容器电量之比为、两个电容器电量之比为2 2：1 1，电压之比为，电压之比为1 1：2 2，则则 它们的电容之比为它们的电容之比为_ _。4:13 3、对于一个确定的电容器的电容正确的理解是：（、对于一个确定的电容器的电容正确的理解是：（）A A电容与带电量成比。电容与带电量成比。B B 电容与电势差成反比。电容与电势差成反比。C C电容器带电量越大时，电容越大。电容器带电量

11、越大时，电容越大。D D对确定的电容器，每板带电量增加，两板间电势对确定的电容器，每板带电量增加，两板间电势 差必增加。差必增加。D本讲稿第十四页，共二十一页4 4、关于电容器的电容，下列说法正确的是：（、关于电容器的电容，下列说法正确的是：（）A.A.电容器所带的电荷越多，电容就越大电容器所带的电荷越多，电容就越大 B.B.电容器两极板间电压越高，电容就越大电容器两极板间电压越高，电容就越大 C.C.电容器所带电荷增加一倍，则两极间的电压也一电容器所带电荷增加一倍，则两极间的电压也一 定增加一倍定增加一倍 D.D.电容表征电容器容纳电荷的本领的物理量电容表征电容器容纳电荷的本领的物理量CD5

12、 5、有一正充电的平行板电容器，若使它的电荷量减少、有一正充电的平行板电容器，若使它的电荷量减少 310 310-4-4C C，其电压降为原来的三分之一，则，其电压降为原来的三分之一，则:（）A A、电容器原来的带电量可能是、电容器原来的带电量可能是910910-4-4C C B B、电容器原来的带电量为、电容器原来的带电量为4.5104.510-4-4C C C C、电容器原来的电压可能为、电容器原来的电压可能为1V1VD D、电容器原来的电压可能为、电容器原来的电压可能为110110-4-4V VBC本讲稿第十五页，共二十一页D6 6、下列说法中正确的是、下列说法中正确的是:（）A A、平

13、行板电容器一板带电、平行板电容器一板带电Q Q，另一板带电，另一板带电Q Q，则此电容器不带电。则此电容器不带电。B B、由公式、由公式C=Q/U C=Q/U 可知，电容器的电容随带电量可知，电容器的电容随带电量Q Q的的 增加而变大。增加而变大。C C、平行板电容器保持带电量不变而增大板距时，两、平行板电容器保持带电量不变而增大板距时，两 板间电压要减小。板间电压要减小。D D、电容器的带电量与两极板间的电势差成正比。、电容器的带电量与两极板间的电势差成正比。7 7、两块平行金属板带等量异量电荷，要使两板间的电、两块平行金属板带等量异量电荷，要使两板间的电 压加倍，而板间的电场强度减半，应使

14、（压加倍，而板间的电场强度减半，应使（）A A、两板的电荷量加倍，而距离变为原来的、两板的电荷量加倍，而距离变为原来的4 4倍倍B B、两板的电荷量加倍，而距离变为原来的、两板的电荷量加倍，而距离变为原来的2 2倍倍C C、两板的电荷量减半，而距离变为原来的、两板的电荷量减半，而距离变为原来的4 4倍倍D D、两板的电荷量减半，而距离变为原来的、两板的电荷量减半，而距离变为原来的2 2倍倍C本讲稿第十六页，共二十一页8 8、用两节相同的电池给两个电容器、用两节相同的电池给两个电容器C C1 1和和C C2 2充电，已充电，已 知知C C1 1C C2 2，当达到稳定状态时，两电容器的电势，当达

15、到稳定状态时，两电容器的电势 差分别为差分别为U U1 1和和U U2 2，带电量分别为带电量分别为Q Q1 1和和Q Q2 2，则：则：（）A AU U1 1U U2 2 B BU U1 1=U=U2 2 CQ1=Q2DQ1Q2 BD9 9、某平行板电容器的电容为、某平行板电容器的电容为C C，带电荷量为，带电荷量为Q Q，相距为，相距为 d d，今在板间中点放一个电荷量为，今在板间中点放一个电荷量为q q的点电荷，则它的点电荷，则它 受到的电场力的大小为（受到的电场力的大小为（）A A、B B、C C、D D、C本讲稿第十七页，共二十一页1010、对于给定的电容器，在描述电容量、对于给定的

16、电容器，在描述电容量C C、带电量、带电量Q Q、两、两 板间电势差板间电势差U U的相互关系中，下列图的相互关系中，下列图1 11616中正确的中正确的 是：是：()ACE本讲稿第十八页，共二十一页D1111、在下图所示的实验装置中，平行板电容器的极板、在下图所示的实验装置中，平行板电容器的极板A A 与一个灵敏的静电计相接，极板与一个灵敏的静电计相接，极板B B接地，若极板接地，若极板B B稍稍 向上移动一点，由观察到的指针变化做出平行板电向上移动一点，由观察到的指针变化做出平行板电 容器电容变小的依据是：（容器电容变小的依据是：（）A A、两极板间的电压不变，极板上的电荷量变小、两极板间

17、的电压不变，极板上的电荷量变小 B B、两极板间的电压不变，极板上的电荷量变大、两极板间的电压不变，极板上的电荷量变大 C C、极板上电荷量几乎不变，两极板间电压变小、极板上电荷量几乎不变，两极板间电压变小 D D、极板上电荷量几乎不变，两极板间电压变大、极板上电荷量几乎不变，两极板间电压变大本讲稿第十九页，共二十一页A1212、平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在、平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在 两板间有一正电荷（电荷量很少）固定在两板间有一正电荷（电荷量很少）固定在P P点，如点，如 图所示，以图所示，以U U表示电容两极板间的电压，表示电容两极板间的电压，E E表示

18、两极表示两极 板间的场强，板间的场强，E Ep p表示正电荷在表示正电荷在P P点的电势能，若保点的电势能，若保 持负极板不动，而将正极板移至图中虚线所示的位持负极板不动，而将正极板移至图中虚线所示的位 置，则（置，则（）A A、U U变大，变大，E Ep p不变不变 B B、E E变大，变大，E Ep p不变不变C C、U U变小，变小，E Ep p变大变大 D D、U U不变，不变，E Ep p不变不变解：由解：由U=4kQd/U=4kQd/r rS S及及 E=4kQ/E=4kQ/r rS S可知：可知：d d增大，则增大，则U U增大增大 而而E E不变；不变；E Ep p=q=q p

19、 p=qEd=qEd1 1 也不变。也不变。本讲稿第二十页，共二十一页1313、如图所示，、如图所示，C C1 1和和 C C2 2是两个相同的平行板电容器，带是两个相同的平行板电容器，带 有相等的电荷量，用导线连接如图。今在电容器有相等的电荷量，用导线连接如图。今在电容器 C C1 1 的两极板间插入一块电介质，在电介质插入的过程的两极板间插入一块电介质，在电介质插入的过程 中，下列哪些现象会发生（中，下列哪些现象会发生（）A A、导线上有电流通过，方向为、导线上有电流通过，方向为a b,c da b,c d B B、导线上有电流通过，方向为、导线上有电流通过，方向为b a,d cb a,d c C C、达到稳定时，、达到稳定时，C C1 1两极板间的电压高于两极板间的电压高于 C C2 2两极板间两极板间 的电压的电压 D D、C C2 2的带电量保持不变的带电量保持不变 B简析：简析：r r则则CC，若，若QQ不不 变则变则UU，要维持，要维持 U U1 1=U=U2 2，就需对，就需对 C C1 1“充电充电”。本讲稿第二十一页，共二十一页