10.4 电容器的电容(课件)

V S h
水容器 容纳储存水
水量 V 水位差 h 横截面 S
电容器 容纳储存电荷
电荷量 Q 电势差 U
电容C
Q C U
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二.电容:
1.定义：电容器所带电量 Q 与电容器两极板间电势差U 的比值， 叫电容器的电容。（符号：C）
定义式： C Q U
C Q ΔQ U ΔU
2.在数值上等于使电容器两极板间的电势差增加1V所需要增加的 电荷量。 3.电容器的电容由本身结构决定，与Q、U 无关. 4.单位：法拉（F ） 1F=1C/ V 1F=106μF=1012pF 5.物理意义：描述电容器容纳电荷的本领。电容越大，表明在相 同电势差情况下，电容器所带的电荷越多.
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C＝Q 与 C＝ εrS 的比较
U
4πkd
公式内容
CQ U
公式特点 定义式(不成比例）
C rS 4Kd
决定式（成比例）
意义
反映容纳电荷的本领
反映了影响电容大小的 因素
电容器容纳电荷的本领由Q/U来量度，由 联系 本身的结构(如平行板电容器的εr、S、d等
因素)来决定
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新人教版 必修三
第十章 静电场中的能量 第4节 电容器的电容
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问题导入：
水可以用容器储存起来，电荷也可以用一个 “容器”储存起来。图中的元件就是这样的“容器” — —电容器。那么，它内部的构造是怎样的？它是怎 样“装进”和“倒出”电荷的呢？
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电容器是电气设备中的一种很重要的元件，在电子技术和电工 技术中有很重要的应用。
平行板电容器典型问题：
类型一：
保持电容器的两极板与电源相连 U不变
十十十十十十十 十 一一一一一一 一 一
C rS 4kd
Q=CU
EU d
d 增大，E 减小
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类型二： 充电后，切断与电源的连接 Q不变
十十十十十十十 十
一一一一一一 一 一
E=U/d
U=Q/C
c rs 4kd
E d
Q
C Q （C不由Q、U决定 ）
U
Q=CU
U Q
C
（Q由C、U决定） （U由Q、C决定 ）
电容器的电容与是否带电或与带电量的多少无关
问题：电容器的电容取决于什么因素？
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三．平行板电容器的电容
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平行板电容器组 成结构
实验原理： C Q U
实验设计及过程： 静电计在实验中的作用：反 映两极板之间的电压，电压 越大，静电计的指针偏转的 角度就越大。
B.C变大
C.E不变
D.U变小
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例4.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（ BCD ）
A.Q变大 C.E不变
B.C变大 D.U变小
E与d无关， 即E不变。
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例5.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，
若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置,则D( )
A.θ增大,E增大 B.θ增大,Ep不变 C.θ减小,Ep增大 D.θ减小,E不变
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四.常见的电容器
固定电容器
电 容 器
聚苯乙烯电容器
陶瓷电容器 电解电容器 +
-
纸质电容器
可变电容器
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思维导图：
电 容 器 的 电 容
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一.电容器:
电容器从外形上来看有很多种，有方的,扁的，圆柱型的
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1.定义：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（空气也是一种电介质），就构成了一个最简单的 电容器，叫做平行板电容器。
电容器的极板 平行板电容器
电介质
电容器的极板
任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都可以构成电容器。
定义
定义式：C=Q/U
单位：法拉（F） 1F=1C/V
物理意义：反映电容器容纳电荷的本领
平行板电容器
公式：C r S
4 kd
决定因素
与 r 、S成正比
与d成反比
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实验 Q、S保持不变时， 结论 d越大，C越小
Q、 d 保持不变时， Q、d、S保持不变时，
S越大，C越大
插入介质，C越大
实验公式
C
S 4Kd
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决定电容大小的因素：
CS C 1
d
C r
介电常数 真空εr=1
两板正对面积
C rS 4kd
静电力常量
两板间距离
电容器的电容是电容器本身的结构决定，与是否带电或与带电量的多少无关.
新教材 新高考 电容器用来储存电荷的，怎样描述其储存电荷的本领呢
水容器 容纳储存水
水量 V 水位差 h
电容器 容纳储存电荷
电荷量 Q 电势差 U
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A
B
C
h
h
水位每升高 h，比较 A、B、C 的储水量, 哪个储水本领大
如来自百度文库反映其储水本领？
V S h
新教材 新高考 电容器用来储存电荷的，怎样描述其储存电荷的本领呢
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例2.平行板电容器充电后与电源断开, 电容器所带电荷量为Q=410-8 C,两板 电压为U=2V. 1.该电容器电容为多少？ 2.因放电,两板电压变为U’=1V,该电容为多少? 3.若再将两板距离变为原来的2倍,其电压为多少？
1.2×10-8F 2. 2×10-8F 3. 2V
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观察电容器的充.放电现象
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2、电容器的充电和放电过程
（1）充电：使电容器的两个极板分别带上等量
的异种电荷，这个过程叫充电。
电
电
场
能
能
+Q + + + + + +
U
-Q - - - - - -
G
Q↑,U ↑,E ↑ 稳定后不变
电容器的带电量Q：每个极板上所带电量的绝对值。
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2、电容器的充电和放电过程
（2）放电：已经充电的电容器两极板上的
电荷的中和过程，叫放电。
Q↓,U ↓,E ↓
稳定后不变
+Q + + + + + +
U Q
电 能
G
电
场
能
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2、电容器的充电和放电过程 （1）充电：
带电量 Q 增加，板间电压U 增加，板间场强 E 增加， 电能→电场能 （2）放电：
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6.击穿电压和额定电压：
加在电容器两极板上的电压不能超过某一个限度，超过 这个限度，电介质将被击穿，这个电压称为击穿电压。
电容器正常工作时两极板上的最大电压，称为额定电压。
额定电压比击 穿电压低
外壳上标的电压 是额定电压
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例1.某一电容器标注的是：“300V,5F”，则下述 说法正确的是 【ACD】 A.该电容器可在300V以下电压正常工作 B.该电容器只能在300V电压时正常工作 C.电压是200V时，电容仍是5F D.电压超过300V，该电容器可能会被击穿
带电量 Q 减少，板间电压U 减小，板间场强 E 减小， 电场能→电能 【注意】当电容器带电量发生改变时，电路中有电流； 稳定后电路中无电流，因为两极板绝缘，电流通不过。
3.电容器能起什么作用呢？
——用来容纳(存储)电荷的装置.
新教材 新高考 用传感器观察电容器的放电过程
实验设计：
微元法:Q =I t
rs
4kQ rs
4k d
E不变
结论：平行板电容器的电场强度只与板板所带的电荷量、相对 介电常数及极板正对面积有关，与两极板的距离无关。
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例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，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 （AB）
A.Q变大
D 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a B．油滴将向下加速，电流计中电流由a流向b C．油滴将静止不动，电流计中电流由b流向a D．极板带电量减少，两板间电势差和场强不变
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例6.如图所示,平行板电容器带有等量异种电荷,与静电计相连,静电计金属 外壳和电容器下极板都接地,在两极板间有一固定在P点的点电荷。以E表示 两板间的电场强度,Ep表示点电荷在P点的电势能,θ表示静电计指针的偏角。