[数学]2012高二物理-18-电容器与电容-1课件-新人教版选修
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成反比 B.对于确定的电容器,其带电量与两板间的电压成正比 C.无论电容器的电压如何变化(小于击穿电压且不为零),它所带的电量 与电压的比值恒定不变 D.电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量,其大小与加在 两板上的电压无关
03.10.2020
03.10.2020
课前自主学习 一､电容器 任何两个彼此绝缘又相距很近的导体,都可以看成一个电容器,使
两个极板分别带上等量异种电荷的过程叫充电,两极板同时失 去电荷的过程叫做放电,电容器的带电荷量是指其中一个极板 上带电荷量的绝对值
03.10.2020
二､电容
CQ,
电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电压的比值,U叫做电容
解析:电容是电容器的固有属性,由电容器本身的构造决定,电容描 述了电容器容纳电荷的本领(电容器两极间的电压每改变1 V 所改变电荷量的多少)大小,而不表示容纳电荷的多少或带电荷 量的多少.
答案:D
03.10.2020
2.下列C关于Q电容器和电容的说法中,正确的是( ) A.根据 U 可知,电容器的电容与其所带电量成正比,与两板间的电压
之间相互关系的图象,其中正确的是( )
答案:BCD
03.10.2020
二､平行板电容器的电容,电量和电压的关系 例2:如图所示电路中,A､B为两块竖直放置的金属板,G是一只静
电计,开关S合上后,静电计指针张开一个角度.下述哪些做法可 使指针张角增大( )
03.10.2020
A.使A､B两板靠近一些 B.使A､B两板正对面积错开一些 C.断开S后,使B板向右平移拉开一些 D.断开S后,使A､B正对面积错开一些
带电质点由P运动到N的过程中,重力做功与电场力做功相等. 即2mgd-qU=0.
03.10.2020
1 若把A板上移,假设能到N孔,则2mgd-qU= 2 mv2N,vN=0,说明刚好能
到N孔,然后又返回,A正确;若把A板向下移,同理,也应能到N点,然后返
回,B错误;若把B板向上平移,假设能达N1 孔,则因d′<2d,故mgd′-qU= mv2N<0,说明不能运动到N,能在N孔之2上就可返回,C正确;若把B板向下 移一小段距离,假设能达N孔,则因d′>2d,mgd′-qU1 = mv2N>0,说明能 达N孔,且还有向下的速度,即会继续下落,D正确.2
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解析:图中静电计的金属棒接A极,外壳和B板均接地,静电计显示的是A ､B两极板间的电压,指针的角越大,表示两极板间电压越高,当合上开 关S后,A､B两板与电源相连,极板间电压等于电源电压,并保持不变, 静电计张角不变,正对面积减小,都将使A､B两板间的电容减小,而电
容器电荷量不变,由 C Q 可知.板间电压U增大,从而静电计指针张 U
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电容器所带电量:电容器的一个极板上所带电量的绝对值. 击穿电压与额定电压:加在电容器两极上的电压如果超过某一极
限,电介质将被击穿而损坏电容器,这个极限电压叫击穿电压; 电容器长期工作所能承受的电压叫做额定电压,它比击穿电压 要低.
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二､电容､平行板电容器 1.电容 (1)物理意义:表征电容器容纳(储存)电荷本领的物理量. (2)定义:使电容器两极板间的电势差增加1 V所需要增加的电量. 电容器两极板间的电势差增加1 V所需的电量越多,电容器的电容
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2.平行板电容器
(1)电容:平行板电容器的电容与两板
的正对面积S成正比,与两板间距d成
反比,与充满两板间介质的介电常数εr
成正比,即
C rS . 4 kd
03.10.2020
注意:上式虽不要求进行定量计算,但用此式进行定性 分析很方便.
(2)板间场强:充电后的平行板电容器板间形成匀强电
第八节 电容器的电容
03.10.2020
课标解读 1.理解电容的定义,掌握电容的定义式及电容的单位. 2.掌握平行板电容器电容的决定式,并能用其讨论有关问题. 3.认识常见的几种电容器,知道其构造和符号. 4.电容是一个新概念,对电容的理解学习可用类比法,类比前面学
习过的用比值法定义的物理量,认真体会“容纳电荷本领”的 含义.
F=106 μF=1012 pF.
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注意:电容器的电容是反映其容纳电荷本领的物理量,完全由电容 器本身属性决定,跟电容器是否带电,带电量多少以及两极板电 势差的大小无关.
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(3)电容大小的决定因素 电容器的电容跟两极板的正对面积､两极板的间距以及极板间的
介质有关.两极板的正对面积越大,极板间的距离越小,电介质 的介电常数越大,电容器的电容就越大. 通常的可变电容器就是通过改变两极板的正对面积来实现电容 的变化的.
答案:150 μF 4.5×10-4 C 150 μF
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名师点拨:电容器电容的定义式
C
Q U
.
可以推导
出 C Q , 此式也表明电容器的电容是由电容器
U
本身决定的,与它所带的电荷量及两板间电压无关.
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[巩固练习] 1.如下图是描述对给定的电容器充电时电荷量Q､电压U､电容C
越大;反之则越小.
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定义式:
C
Q , U
式中C表示电容器的电容,ΔU表示两板间增加的
电势差,ΔQ表示当两板间电势差增加ΔU时电容器所增加的电量.
电容器的电容还可这样定义: C Q ,Q表示电容器的带电量,U表示带 U
电量为Q时两板间的电势差.电容的单位是F,应用中还有μF和pF,1
方向始终垂直板面. E U ,
d
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充电与放电:使电容器带电叫充电;使充电后的电容器失去电荷叫 放电.充电过程实质上是电源逐步把正电荷从电容器的负极板 移到正极板的过程.由于正､负两极板间有电势差,所以电源需 要克服电场力做功.正是电源所做的这部分功以电能的形式储 存在电容器中,放电时,这部分能量又释放出来.
解析:电容器两极板间电势差的变化量为
U(11)U23V2V 33
由 CQ,有 C3104F1.5104F150F.
U
2
电容器原来的带电荷量为Q,则
Q=CU=1.5×10-4×3 C=4.5×10-4 C. 电容器的电容是由本身决定的,与是否带电无关,所以电容 器放掉全部电荷后,电容仍然是150 μF.
答案:ACD
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[巩固练习] 3.(2009·福建高考)如图所示,平行板电容器与电动势为E的直流
电源(内阻不计)连接,下极板接地.一带电油滴位于电容器中的 P点且恰好处于平衡状态.现将平行板电容器的上极板竖直向 上移动一小段距离( )
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A.带电油滴将沿竖直方向向上运动 B.P点的电势将降低 C.带电油滴的电势能将减少 D.若电容器的电容减小,则极板带电量将增大
不变,可根据下列几式讨论C､Q､E的变化情况.
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C rS rS , 4 kd d
Q UC U rS rS , 4 kd d
E U 1. dd
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2.平行板电容器充电后,切断与电池的连接,电容器的d､S､εr变化, 将引起电容器的C､Q､U､E怎样变化?
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解析:上极板向上移动一小段距离后,板间电压不变,故电场强度减小,油
滴所受电场力减小,油滴将向下运动,故A选项错误;P点的电势大于0,则
P点与下极板间的电势差减小,故P点电势将降低,B选项正确;油滴带负
电,P点的电势大于0,油滴在P点的电势能Ep=φpq为负值,电势越低其电 势能越大,故C选项错误;板极距离增大,电容器的电容减小,根据
电压超过这一限度,则电容器就会被损坏.
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知识梳理图
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课堂互动探究 一､电容器——容纳电荷的容器 1.基本结构:由两块彼此绝缘互相靠近的导体组成. 2.带电特点:两板电荷等量异号,分布在两板相对的内侧. 3.板间电场:板间形成匀强电场(不考虑边缘效应),场强大小
器的电容,表达式为
它的物理意义是表示电容器容纳
电荷本领的物理量,在国际单位制中的单位是法拉,用F表示.
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三､平行板电容器的电容 平行板电容器的电容与平行板的正对面积成正比与两平行板间
的距离成反比,与有无电介质有关,与电介质的介电常数成正比, 表达式为 C r S .
4 kd
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典例分析 一､理解电容器的电容 例1:有一充电的平行板电容器,两板间电压为3 V,现使它的电荷量减少
3×10-4 C,于是电容器两板间的电压降为原来的 1 , 此电容器的电 3
容是多大,电容器原来的带电荷量是多少库仑?若电容器极板上的电 荷量全部放掉,电容器的电容是多大?
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四､常见电容器 1.分类 (1)按电介质分:空气电容器,聚苯乙烯电容器,陶瓷电容器､电解电
容器等. (2)按是否可变分:可变电容器,固定电容器.
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2.电容器的额定电压和击穿电压 (1)额定电压:电容器能够长期正常工作时的电压. (2)击穿电压:电介质被击穿时加在电容器两极板上的极限电压,若
U d
;静
电计是测量电势差的仪器,不能用于测量直流电路中两点的电压,静电
计张角越大,说明两极板间电势差越大.
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[巩固练习] 2.一平行板电容器的电容为C,充电后与电源断开,此时板上带电荷量为
Q,两板间电势差为U,板间场强为C E,现保持间距不变使两板错开一半,则
下列各量的变Q化:电容C′=______2 ______,带2U电荷量Q′=____________,
电势差U′=____________,板间场强E′=____________.
2E
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三､电容器与其它知识的结合 例3:如图所示,A､B为平行金属板,两板相距为d,分别与电源两极
相连,两板的中央各有一小孔M和N,今有一带电质点,自A板上 方相距为d的P点由静止自由下落(P､M､N在同一竖直线上),空 气阻力忽略不计,到达N孔时速度恰好为零,然后沿原路返回.若 保持两极板间的电压不变,则( )
这类问题由于电容器充电后,切断与电池的连接,使电容器的带电 量保持不变,可根据下列几式讨论C､U､E的变化情况.
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C rS rS , 4 kd d
U Q C
Q rS
4 kQd d ,
rS
rS
4 kd
EU d
Q Cd
Q r Sd
4 kq 1 . rS rS
4 kd
另外,还可以认为一定量的电荷对应着一定数目的电场线,若电量 不变,则电场线数目不变,当两板间距变化时,场强不变;当两板 正对面积变化时,引起电场线的疏密程度发生了改变,如上图所 示,电容器的电量不变,正对面积减小时,场强增大.
而U不变故电量将减少,故D选项错误.
CQ, U
答案:B
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课后巩固提升 巩固基础 1.电容器A的电容比电容器B的电容大,这表明( ) A. A所带的电荷量比B多 B. A比B能容纳更多的电荷量 C. A的体积比B的体积大 D.两电容器的电压都改变1 V时,A的电荷量改变比B的大
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03.ຫໍສະໝຸດ Baidu0.2020
A.把A板向上平移一小段距离,质点自P点自由下落后仍能返回 B.把A板向下平移一小段距离,质点自P点自由下落后将穿过N孔
继续下落 C.把B板向上平移一小段距离,质点自P点自由下落后仍能返回 D.把B板向下平移一小段距离,质点自P点自由下落后将穿过N孔
继续下落 解析:平行金属板与电源两极相连,则两极板间电势差U保持不变.
场,场强
E U , d
其中U是两板间电势差,d为两板
间距离.
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三､两类典型电容器问题的求解方法 1.平行板电容器充电后,继续保持电容器两极板与电池两极相连
接,电容器的d､S､εr变化,将引起电容器的C､Q､U､E怎样变化? 这类问题由于电容器始终连接在电池上,因此两板间的电压保持
角增大,故C､D选正确. 答案:CD
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名师点拨:在判断电容器相关物理量的变化时,首先要弄清哪些量不变,
然后根据不变量和相关公式推断其他待分析量的变化情况;若电容充
电后与电源断开,则带电量Q不变,若电容器始终与电源相连,则电压U
不变;分析电容器物理量常用的公式有:C4rkSd,CU Q和E
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课前自主学习 一､电容器 任何两个彼此绝缘又相距很近的导体,都可以看成一个电容器,使
两个极板分别带上等量异种电荷的过程叫充电,两极板同时失 去电荷的过程叫做放电,电容器的带电荷量是指其中一个极板 上带电荷量的绝对值
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二､电容
CQ,
电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电压的比值,U叫做电容
解析:电容是电容器的固有属性,由电容器本身的构造决定,电容描 述了电容器容纳电荷的本领(电容器两极间的电压每改变1 V 所改变电荷量的多少)大小,而不表示容纳电荷的多少或带电荷 量的多少.
答案:D
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2.下列C关于Q电容器和电容的说法中,正确的是( ) A.根据 U 可知,电容器的电容与其所带电量成正比,与两板间的电压
之间相互关系的图象,其中正确的是( )
答案:BCD
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二､平行板电容器的电容,电量和电压的关系 例2:如图所示电路中,A､B为两块竖直放置的金属板,G是一只静
电计,开关S合上后,静电计指针张开一个角度.下述哪些做法可 使指针张角增大( )
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A.使A､B两板靠近一些 B.使A､B两板正对面积错开一些 C.断开S后,使B板向右平移拉开一些 D.断开S后,使A､B正对面积错开一些
带电质点由P运动到N的过程中,重力做功与电场力做功相等. 即2mgd-qU=0.
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1 若把A板上移,假设能到N孔,则2mgd-qU= 2 mv2N,vN=0,说明刚好能
到N孔,然后又返回,A正确;若把A板向下移,同理,也应能到N点,然后返
回,B错误;若把B板向上平移,假设能达N1 孔,则因d′<2d,故mgd′-qU= mv2N<0,说明不能运动到N,能在N孔之2上就可返回,C正确;若把B板向下 移一小段距离,假设能达N孔,则因d′>2d,mgd′-qU1 = mv2N>0,说明能 达N孔,且还有向下的速度,即会继续下落,D正确.2
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解析:图中静电计的金属棒接A极,外壳和B板均接地,静电计显示的是A ､B两极板间的电压,指针的角越大,表示两极板间电压越高,当合上开 关S后,A､B两板与电源相连,极板间电压等于电源电压,并保持不变, 静电计张角不变,正对面积减小,都将使A､B两板间的电容减小,而电
容器电荷量不变,由 C Q 可知.板间电压U增大,从而静电计指针张 U
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电容器所带电量:电容器的一个极板上所带电量的绝对值. 击穿电压与额定电压:加在电容器两极上的电压如果超过某一极
限,电介质将被击穿而损坏电容器,这个极限电压叫击穿电压; 电容器长期工作所能承受的电压叫做额定电压,它比击穿电压 要低.
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二､电容､平行板电容器 1.电容 (1)物理意义:表征电容器容纳(储存)电荷本领的物理量. (2)定义:使电容器两极板间的电势差增加1 V所需要增加的电量. 电容器两极板间的电势差增加1 V所需的电量越多,电容器的电容
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2.平行板电容器
(1)电容:平行板电容器的电容与两板
的正对面积S成正比,与两板间距d成
反比,与充满两板间介质的介电常数εr
成正比,即
C rS . 4 kd
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注意:上式虽不要求进行定量计算,但用此式进行定性 分析很方便.
(2)板间场强:充电后的平行板电容器板间形成匀强电
第八节 电容器的电容
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课标解读 1.理解电容的定义,掌握电容的定义式及电容的单位. 2.掌握平行板电容器电容的决定式,并能用其讨论有关问题. 3.认识常见的几种电容器,知道其构造和符号. 4.电容是一个新概念,对电容的理解学习可用类比法,类比前面学
习过的用比值法定义的物理量,认真体会“容纳电荷本领”的 含义.
F=106 μF=1012 pF.
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注意:电容器的电容是反映其容纳电荷本领的物理量,完全由电容 器本身属性决定,跟电容器是否带电,带电量多少以及两极板电 势差的大小无关.
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(3)电容大小的决定因素 电容器的电容跟两极板的正对面积､两极板的间距以及极板间的
介质有关.两极板的正对面积越大,极板间的距离越小,电介质 的介电常数越大,电容器的电容就越大. 通常的可变电容器就是通过改变两极板的正对面积来实现电容 的变化的.
答案:150 μF 4.5×10-4 C 150 μF
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名师点拨:电容器电容的定义式
C
Q U
.
可以推导
出 C Q , 此式也表明电容器的电容是由电容器
U
本身决定的,与它所带的电荷量及两板间电压无关.
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[巩固练习] 1.如下图是描述对给定的电容器充电时电荷量Q､电压U､电容C
越大;反之则越小.
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定义式:
C
Q , U
式中C表示电容器的电容,ΔU表示两板间增加的
电势差,ΔQ表示当两板间电势差增加ΔU时电容器所增加的电量.
电容器的电容还可这样定义: C Q ,Q表示电容器的带电量,U表示带 U
电量为Q时两板间的电势差.电容的单位是F,应用中还有μF和pF,1
方向始终垂直板面. E U ,
d
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充电与放电:使电容器带电叫充电;使充电后的电容器失去电荷叫 放电.充电过程实质上是电源逐步把正电荷从电容器的负极板 移到正极板的过程.由于正､负两极板间有电势差,所以电源需 要克服电场力做功.正是电源所做的这部分功以电能的形式储 存在电容器中,放电时,这部分能量又释放出来.
解析:电容器两极板间电势差的变化量为
U(11)U23V2V 33
由 CQ,有 C3104F1.5104F150F.
U
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电容器原来的带电荷量为Q,则
Q=CU=1.5×10-4×3 C=4.5×10-4 C. 电容器的电容是由本身决定的,与是否带电无关,所以电容 器放掉全部电荷后,电容仍然是150 μF.
答案:ACD
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[巩固练习] 3.(2009·福建高考)如图所示,平行板电容器与电动势为E的直流
电源(内阻不计)连接,下极板接地.一带电油滴位于电容器中的 P点且恰好处于平衡状态.现将平行板电容器的上极板竖直向 上移动一小段距离( )
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A.带电油滴将沿竖直方向向上运动 B.P点的电势将降低 C.带电油滴的电势能将减少 D.若电容器的电容减小,则极板带电量将增大
不变,可根据下列几式讨论C､Q､E的变化情况.
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C rS rS , 4 kd d
Q UC U rS rS , 4 kd d
E U 1. dd
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2.平行板电容器充电后,切断与电池的连接,电容器的d､S､εr变化, 将引起电容器的C､Q､U､E怎样变化?
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解析:上极板向上移动一小段距离后,板间电压不变,故电场强度减小,油
滴所受电场力减小,油滴将向下运动,故A选项错误;P点的电势大于0,则
P点与下极板间的电势差减小,故P点电势将降低,B选项正确;油滴带负
电,P点的电势大于0,油滴在P点的电势能Ep=φpq为负值,电势越低其电 势能越大,故C选项错误;板极距离增大,电容器的电容减小,根据
电压超过这一限度,则电容器就会被损坏.
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知识梳理图
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课堂互动探究 一､电容器——容纳电荷的容器 1.基本结构:由两块彼此绝缘互相靠近的导体组成. 2.带电特点:两板电荷等量异号,分布在两板相对的内侧. 3.板间电场:板间形成匀强电场(不考虑边缘效应),场强大小
器的电容,表达式为
它的物理意义是表示电容器容纳
电荷本领的物理量,在国际单位制中的单位是法拉,用F表示.
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三､平行板电容器的电容 平行板电容器的电容与平行板的正对面积成正比与两平行板间
的距离成反比,与有无电介质有关,与电介质的介电常数成正比, 表达式为 C r S .
4 kd
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典例分析 一､理解电容器的电容 例1:有一充电的平行板电容器,两板间电压为3 V,现使它的电荷量减少
3×10-4 C,于是电容器两板间的电压降为原来的 1 , 此电容器的电 3
容是多大,电容器原来的带电荷量是多少库仑?若电容器极板上的电 荷量全部放掉,电容器的电容是多大?
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四､常见电容器 1.分类 (1)按电介质分:空气电容器,聚苯乙烯电容器,陶瓷电容器､电解电
容器等. (2)按是否可变分:可变电容器,固定电容器.
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2.电容器的额定电压和击穿电压 (1)额定电压:电容器能够长期正常工作时的电压. (2)击穿电压:电介质被击穿时加在电容器两极板上的极限电压,若
U d
;静
电计是测量电势差的仪器,不能用于测量直流电路中两点的电压,静电
计张角越大,说明两极板间电势差越大.
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[巩固练习] 2.一平行板电容器的电容为C,充电后与电源断开,此时板上带电荷量为
Q,两板间电势差为U,板间场强为C E,现保持间距不变使两板错开一半,则
下列各量的变Q化:电容C′=______2 ______,带2U电荷量Q′=____________,
电势差U′=____________,板间场强E′=____________.
2E
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三､电容器与其它知识的结合 例3:如图所示,A､B为平行金属板,两板相距为d,分别与电源两极
相连,两板的中央各有一小孔M和N,今有一带电质点,自A板上 方相距为d的P点由静止自由下落(P､M､N在同一竖直线上),空 气阻力忽略不计,到达N孔时速度恰好为零,然后沿原路返回.若 保持两极板间的电压不变,则( )
这类问题由于电容器充电后,切断与电池的连接,使电容器的带电 量保持不变,可根据下列几式讨论C､U､E的变化情况.
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C rS rS , 4 kd d
U Q C
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4 kQd d ,
rS
rS
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EU d
Q Cd
Q r Sd
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另外,还可以认为一定量的电荷对应着一定数目的电场线,若电量 不变,则电场线数目不变,当两板间距变化时,场强不变;当两板 正对面积变化时,引起电场线的疏密程度发生了改变,如上图所 示,电容器的电量不变,正对面积减小时,场强增大.
而U不变故电量将减少,故D选项错误.
CQ, U
答案:B
03.10.2020
课后巩固提升 巩固基础 1.电容器A的电容比电容器B的电容大,这表明( ) A. A所带的电荷量比B多 B. A比B能容纳更多的电荷量 C. A的体积比B的体积大 D.两电容器的电压都改变1 V时,A的电荷量改变比B的大
03.10.2020
03.10.2020
03.ຫໍສະໝຸດ Baidu0.2020
A.把A板向上平移一小段距离,质点自P点自由下落后仍能返回 B.把A板向下平移一小段距离,质点自P点自由下落后将穿过N孔
继续下落 C.把B板向上平移一小段距离,质点自P点自由下落后仍能返回 D.把B板向下平移一小段距离,质点自P点自由下落后将穿过N孔
继续下落 解析:平行金属板与电源两极相连,则两极板间电势差U保持不变.
场,场强
E U , d
其中U是两板间电势差,d为两板
间距离.
03.10.2020
三､两类典型电容器问题的求解方法 1.平行板电容器充电后,继续保持电容器两极板与电池两极相连
接,电容器的d､S､εr变化,将引起电容器的C､Q､U､E怎样变化? 这类问题由于电容器始终连接在电池上,因此两板间的电压保持
角增大,故C､D选正确. 答案:CD
03.10.2020
名师点拨:在判断电容器相关物理量的变化时,首先要弄清哪些量不变,
然后根据不变量和相关公式推断其他待分析量的变化情况;若电容充
电后与电源断开,则带电量Q不变,若电容器始终与电源相连,则电压U
不变;分析电容器物理量常用的公式有:C4rkSd,CU Q和E