第一章第六节 电容和电容器

C U
小结

2、单位：法拉F 三、平行板电容器的电容
C
1F=106μF=1012pF
U
rs
4 k d
C与εr 、S、d有关
四、常用电容器 电解电容器 可变电容器 五、电容器使用时注意的问题 工作电压≤额定电压<击穿电压 电解电容器有极性，正负极不能接反，不能接交流电
例与练
8、对于一给定的电容器，在如下图所示中， 描述电容C、带电荷量Q、电压U之间的 B 相互关系的图线中正确的是 （ ）
电容器放电过程中 电流随时间变化的图像
1、在图中画一个狭长矩形，它 的面积的物理意义是什么？
电荷量
2、怎样根据图像计算电容器在 全部放电过程中释放的电荷量？
图像与坐标轴间的面积 40格 Q=3.2×10-3C 3、根据以上数据估算出的电容是多少？ C=4×10-4F
一、电容器 1、任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都可以构成电容器。 2、 电容器的充电：电容器与电源相连，电源能量→电场能 电容器的放电：电容器与导线相连，电场能→其他形式能 二、电容 Q 1、定义: Q C与Q、U无关
例与练
9、用两节相同的电池分别给两个原来不带 电的电容器充电，已知 C1<C2 ，当电容 器达到稳定时，电容器C1和C2的带电量 A 分别为Q1和Q2，则 （ ） A． Q1<Q2 B． Q1>Q2 C． Q1=Q2 D．无法确定
U1 U 2
C1 C2
Q1 Q2
例与练
10、 用电压为U的直流电源给电容为C平行 板电容器充电，充完电后电容器两板间的 场强大小为E。 （1）充完电后，若仍闭合电键K，将电容 器两极板正对面积变为原来的一半，则电 容器的电容变为 C/2 ，流过导线中的电 负 正 流方向为从 极板流向 极板。
F E
5 10
17
C
mg
布置作业
U不变
d
C
E C
C
Q U
1 d
Q
例与练
5、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 BCD 距离减小，则（ ） E与d无关， A.Q变大 B.C变大 即E不变。 C.E不变 D.U变小
Q不变
d
C
E U d
U Q
Cd
=
四、常用电容器
1、固定电容器： （1）聚苯乙烯电容器： 以聚苯乙烯薄膜为电介质，用两层 铝箔为极板。 符号：
四、常用电容器
1、固定电容器： （2）电解电容器：
电容较大
用铝箔做一个极板，以铝箔上很薄 的一层氧化膜为电介质，用浸过电解 液的纸做另一个极板。 符号：
＋ －
四、常用电容器
U不变 d不变
E不变
S
C
Q
例与练
15、水平放置的平行板电容器，两板相距 5mm，电容为2μF，当将其充电到两板电 压为100V时，一个质量为10-10g的带电尘 埃正好在板间静止。则尘埃的电荷量为 C。
E U 2 10 N / C
4
d 12 F mg 110 N
F
q
2、可变电容器： 两极由两组铝片组成，固定的一组铝 片叫做定片，可以转动的一组铝片叫做 动片;空气为电介质。 转动动片，使两组铝片的正对面积发 生变化，电容相应变化。
符号：
四、常用电容器
3、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。
例与练
12、平行板电容器两板距离为4cm，带电量 为8×10-8C，板间场强为4×104N/C， 则其电容为 5×10-11 F ，若保持其它条件不 变，而使两板正对面积减为原来的1/2， 则其电容为 2.5×10-11 F ，若将两板距离增 加为8cm，则两板间场强为 ， 电容为 4 N/C 。 4×10
验电器与静电计
静电计中金属杆下部的水平轴上装有 金属指针，指针可以绕水平轴灵活转动， 外面圆筒的底部有接线柱。而在验电器中 金属杆的下部悬挂着两片金箔。 静电计的外壳一定是金属的，金属外 壳与内部的金属杆及金属指针构成了一个 特殊的电容器，它在静电计工作时起着重 要的作用。而验电器外壳的主要作用是为 了避免气流的影响，它一般是用玻璃制作 的。
＋Q ＋＋＋＋＋＋＋ ＋
－－－－－－－ －Q －
在放电过程中导线上 有短暂的电流产生
放电的过程把电能转化为其他形式的能量，发光 发热
注意：
①电容器充电的过程中，在两极间加电压、两 板带等量异种电荷不断增大,直到两极电压等于 电源电压为止，该过程中电路中有短暂的充电 电流； ②电容器充电后切断电源电荷不消失，从电源 获得的电能储存在了电场中——电场能。
S与V 、 h无关
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二、电容器的电容
3、电容的定义： 电容器所带电量Q与电容器两极间的电 压U的比值，叫电容器的电容。
C
Q U
＋Q ＋＋＋＋＋＋＋＋
－－－－－－－－
容纳电荷的本领， 与水桶截面积S类比
Q指每一个极板带电量绝对值, U表示电容器两板的电势差— 电压.
U
－Q
电容器的电容与Q、U无关， 由电容器本身的结构决定。
4
电容与电 压U无关
＋Q ＋＋＋＋＋＋＋＋
－－－－－－－－
－Q
例与练
3、电容器的电容C= 2.0×10-8F ，如果电 容器两极板电压增加了10V，则电容器的 带电量变化了多少？
C C Q1 U1 Q2 U2
Q1 CU1 Q2 CU 2
-7
Q2 Q1 C (U 2 U1 )
例与练
7、把可变电容器的动片旋进去一些，电容 变大 器的电容______；如果把两板间的电介质 变大 由空气换成陶瓷，则电容______；如果增 不变 大两板间的电势差，则电容______ （以上 填“变大”、“变小”或“不变”） ；如 最小 果把动片全部旋出来，则电容______（填 “最大”或“最小”）。
三、平行板电容器的电容
1、电容与两板正对面积S的关系：
静电计
C
Q U
S S
U U
C C
CS
三、平行板电容器的电容
2、电容与板间距离d的关系：
C Q U
d d
U U
C C
C
1 d
三、平行板电容器的电容
3、电容与电介质的关系：
C Q U
介质
U
C
C r
三、平行板电容器的电容
③电容器的电量：指一个极板所带电量的绝对 值。
二、电容器的电容
1、电容器带电的特点： 两极间有电压U
充电后的电容器两极间的电压，叫电容 电容器的带电量Q越多，电压U越高。 器的电压。
Q=0.01C，U=100V Q=0.02C，U=200V Q=0.03C，U=300V
＋Q ＋＋＋＋＋＋＋＋
－－－－－－－－
2.5×10-11 F
例与练
13、平行金属板A、B间距离为6cm，电势 差UAB=300V保持不变，将一块3cm厚的 矩形导体平行放入A、B板之间，它左侧面 P与A平行正对且离A板1cm，以B板电势 为零，则A、B两板正中央一点C的电势由 此而发生怎样的变化？（ ） C A B A、变为零 P B、仍为150V C C、升高50V D、降低50V
…………
Q与U成正比 Q/U是定值
－Q
二、电容器的电容
2、电容器带电与水桶盛水类比：
h=1cm
V=1dm3 V=2dm3
h=2cm
V/h是定值
V与h成正比
V h
S
水桶截面积
二、电容器的电容
2、电容器带电与水桶盛水类比：
h=1cm
V=1dm3 V=4dm3
h=1cm
水桶V/h=S越大，容 纳水的本领越强
即Q CU 2.0 10 C
C
Q U
电容的另一种定义式
.验电器和静电计
⑴验电器---用于验 证电荷存在和电性的 装置.
思考:是否只有当 带电体与导体棒的 上端直接接触时,金 属箔片才开始张开? 解释看到的现象. 原理:静电感应 双箔片验电器
⑵静电计也称作指针式验电器，这说 明它完全具备验电器的各种作用。由 于静电计的特殊结构，使得它又具备 验电器不能替代的某些作用。 ①定量测量两导体间的电势差。 ②定 量测量某导体的电势。
例与练
2、如图所示，将平行板电容器两极板分别 接在电压是6V的电池组正负极，跟电池组 负极相连的极板带电量为-9.0×10-8C ，则 电容器的带电量为 9.0×10-8 C，电容器 1.5×104 的电容为 PF。若将此电容器两 极接电压12V的电池组正负极，电容器的 1.5×10 电容为 PF。
第六节 电容器的电容
一、电容器
１、定义：
电容器的极板
任何两个彼此绝缘又相距很近的导体， 组成一个电容器。
平行板电容器 电容器的极板 电介质
相邻两个同学能否构成电容器？ 两个平行金属板夹上一层绝缘物质能 否构成一个电容器?
一、电容器
2、电容器的充电： 正极板
将电容器两个极板带上电荷的过程，叫 电容器的充电。
例与练
11、 用电压为U的直流电源给电容为C平行 板电容器充电，充完电后电容器两板间的 场强大小为E。 （2）充完电后，若断开电键K，将电容器 的两个极板距离变为原来的一半，则电容 器的电容变为 2C ，电容器两极板间的电 U/2 压变为 ，电容器两极板间的电场强度 E 为 。
例与练
11、 用电压为U的直流电源给电容为C平行 板电容器充电，充完电后电容器两板间的 场强大小为E。 （3）充完电后，若仍闭合电键K，将一块 厚度为两板距离一半的平行于极板的矩形 金属块放入两极板中间，电容器的电容变 为 2C ，流过导线中的电流方向为 负 正 从 极板流向 极板。
例与练
14、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，现将两极板间稍错 开一些，其它条件不变。则（ CD ） 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
4、平行板电容器的电容公式：
CS
C 1 d
介电常数 真空εr=1
两板正对面积
C
rS
4kd
两板间距离
C r
静电力常量
例与练
4、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 AB 距离减小，则 （ ） A.Q变大 B.C变大 C.E不变 D.U变小
＋Q ＋＋＋＋＋＋＋＋
－－－－－－－－
有短暂 两极间 的电流 有电压
两板分别带等量异 种电荷，每个极板 带电量的绝对值叫 电容器的带电量
E
－Q
负极板
电容器的作用： 容纳储存电荷
一、电容器
3、电容器的放电： 用导线将充电后的电容器两极接通，两 极失去电荷的过程，叫电容器的放电。 电容器两极正负电 荷通过导线中和。
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
例与练
6、某电解电容器上标有“25v470μF”的 字样，对此，下述说法中正确的是（ ） D A.当电容器两极间电压是25v时，电容器的 额定电压25V是电容器正常工 作时两极板上的最大电压 电容才是470μF B.电容器两极间电压必须是25v时，电容器 才能正常工作 电容器的电压多数情 C.电容器两极间电压必须在直流25v以下时， 况下是交流电压 电容器才能正常工作 D.这种电容器使用时，必须考虑电容器的两 根引线的极性
二、电容器的电容
电容在数值上也等于使两极板间的电势差增加1V时， Q 所需要的电荷量。 C U 意义：电容是一个反映电容器容纳电荷本领大小的物理量。
4、电容的单位： 法拉: F 1F=1C/V 如果一个电容器带1C电量时，两极间电 压是1V，这个电容器的电容就是1F 还有：微法（µＦ）、皮法（pＦ）
1F 10 F 10 pF
6 12
例与练
1、关于电容，下列说法中正确的是 （ ） A．电容器的极板上带电量越大，这只电容 D 器的电容就越大 电容器的电容与电量Q B．电容器的极板间电压越大，这只电容器 及电压U都无关，由电 的电容就越大 容器本身决定。 C．如果电容器两极板上没有带电，它的电 容为零 与水桶截面积S类似。 D．对某一个电容器来说，两板间的电势差 随所带电量的增加而增加