教育专题：电容器的电容 (2)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,七、电容器与电容,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,、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？,（,1,）构造：,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,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,）工作方式,:,（演示）,1,）充电：使电容器带电的过程。 （,其它能转化为电场,能）,充电后两极板带有等量的异种电荷。,若,保持与电源连接，则板间电压,U,不变；若断开,电源，则极板所带电量,Q,不变。,2,）放电：使电容器失去电荷的过程。,（,电场能转化为,其它形式的能）,（,3,）电容器是储存电场能的装置。,1,）原理：异种电荷互相吸引。,2,）电容器的电荷量：一个极板所带电量的绝对值。,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,、电容：描述电容器容纳电荷本领大小的物理,量。,（,1,）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。,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（,Q,E,U,），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。,（,2,）概念：电容器所带电荷量,Q,与两极板间电势,差,U,的比值叫电容器的电容。,（,3,）定义式：,（,4,）单位：法拉（简称法），符号为“,F”,。,常用单位：微法（,F,）、皮法（,pF,）。,1F = 10,-6,F,，,1 pF =10,-12,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,）计算式：,+,+,+,+,+,+,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,Q,和,S,不变时，,d,减小，,U,减小。由,C=Q/U,知：,C,增大。,d,则引力,F,，,容量,C,+,+,+,+,+,+,静电计,在,Q,和,d,不变时，,S,越小，,U,越大。由,C=Q/U,可知：,C,越小。,S,相当于,r,，,引力,F,，,故,C,+,+,+,+,+,+,静电计,在,Q,、,d,和,S,不变时，插入电介质（,r,增大），,U,减小。由,C=Q/U,知：,C,增大。,介质插入平行板电容器两极中后，使正负极板中的电荷更加不易相向运动而中和,，从而,C,。,（,6,）决定式：,（平行板电容器）,r,相对介电常数；,k=9.0,10,9,N,m,2,/C,2,一般来说，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,、常用电容器：,（,1,）按构,造分,:,固定电容器：,C,不可变（符号为 ）,可变电容器：,C,可改变（符号为 ）,半可变电容器：,C,只能作微小改变,（,2,）按介,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,、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。,（,1,）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。,感应起电机,莱顿瓶,-,现在叫“,电容器,”,小结：,1,、电容器是电器中是一个不可缺少的关键元件之一。,2,、任何两个相近又彼此绝缘的导体均可认为是一个电,容器,（如一段双股塑料电线，两股平行的输电线等）,，其,容量,电容的大小只跟电容器自身的构造（,S,、,d,、,r,）有关，而与,Q,、,U,无关。,3,、利用公式,C =,r,S,4kd,，,C = Q,U,，,E = U,d,，可,以判断电容器的带电量,Q,、两极板间电势差,U,、两极,板间场强,E,的变化。,(Q=,r,S,U,4kd ; U=4kQd,/,r,S,; E=4kQ/,r,S,),4,、电容的串联：,1/C=1/C,1,+1/C,2,+1/C,3,电容的并联：,C=C,1,+C,2,+C,3,+,1,、某电容,C=20PF,，,那么用国际单位表示，它的电容,为,_F,2,10,-11,练习巩固：,2,、两个电容器电量之比为,2,：,1,，电压之比为,1,：,2,， 则它们的电容之比为,_,。,4:1,3,、对于一个确定的电容器的电容正确的理解是：（ ）,A,电容与带电量成比。,B,电容与电势差成反比。,C,电容器带电量越大时，电容越大。,D,对确定的电容器，每板带电量增加，两板间电势差必增加。,D,4,、关于电容器的电容，下列说法正确的是,A.,电容器所带的电荷越多，电容就越大,B.,电容器两极板间电压越高，电容就越大,C.,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,D.,电容表征电容器容纳电荷的本领的物理量,CD,5,、有一正充电的平行板电容器，若使它的电荷量减少,3,10,-4,C,，其电压降为原来的三分之一，则,:,（,）,A,、电容器原来的带电量可能是,9,10,-4,C,B,、电容器原来的带电量为,4.5,10,-4,C,C,、电容器原来的电压可能为,1V,D,、电容器原来的电压可能为,1,10,-4,V,BC,D,6,、下列说法中正确的是,:,（,）,A,、平行板电容器一板带电,Q,，另一板带电,Q,，,则此电容器不带电。,B,、由公式,C=Q/U,可知，电容器的电容随带电量,Q,的增加而变大。,C,、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。,D,、电容器的带电量与两极板间的电势差成正比。,7,、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（,）,A,、两板的电荷量加倍，而距离变为原来的,4,倍,B,、两板的电荷量加倍，而距离变为原来的,2,倍,C,、两板的电荷量减半，而距离变为原来的,4,倍,D,、两板的电荷量减半，而距离变为原来的,2,倍,C,8,、用两节相同的电池给两个电容器,C,1,和,C,2,充电，已,知,C,1,C,2,，,当达到稳定状态时，两电容器的电差分别为,U,1,和,U,2,，,带电量分别为,Q,1,和,Q,2,，,则：,A,U,1,U,2,B,U,1,=U,2,C,Q,1,=Q,2,D,Q,1,Q,2,BD,9,、某平行板电容器的电容为,C,，带电荷量为,Q,，相距为,d,，今在板间中点放一个电荷量为,q,的点电荷，则它,受到的电场力的大小为（,）,A,、,B,、,C,、,D,、,C,10,、对于给定的电容器，在描述电容量,C,、带电量,Q,、两,板间电势差,U,的相互关系中，下列图,1,16,中正确的,是：,(,),ACE,D,11,、在下图所示的实验装置中，平行板电容器的极板,A,与一个灵敏的静电计相接，极板,B,接地，若极板,B,稍向上移动一点，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（,）,A,、两极板间的电压不变，极板上的电荷量变小,B,、两极板间的电压不变，极板上的电荷量变大,C,、极板上电荷量几乎不变，两极板间电压变小,D,、极板上电荷量几乎不变，两极板间电压变大,A,12,、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,P,点，如图所示，以,U,表示电容两极板间的电压，,E,表示两极板间的场强，,E,p,表示正电荷在,P,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置，则,A,、,U,变大，,E,p,不变,B,、,E,变大，,E,p,不变,C,、,U,变小，,E,p,变大,D,、,U,不变，,E,p,不变,解：由,U=4kQd/,r,S,及,E=4kQ/,r,S,可知：,d,增大，则,U,增大,而,E,不变；,E,p,= q,p,=q,Ed,1,也不变。,13,、如图所示，,C,1,和,C,2,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,C,1,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（,）,A,、,导线上有电流通过，方向为,a b,c d,B,、,导线上有电流通过，方向为,b a,d c,C,、,达到稳定时，,C,1,两极板间的电压高于,C,2,两极板间,的电压,D,、,C,2,的带电量保持不变,B,简析：,r,则,C,，若,Q,不,变则,U,，要维持,U,1,=U,2,，就需对,C,1,“,充电,”,。,