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8 电容器的电容,1.知道电容器的概念,生疏常见的电容器,通过试验感知电容器的充、放电现象。,2.理解电容器的概念及定义方法,把握电容器的定义、公式、单位,并会应用定义式进展简洁的计算。,3.通过试验了解影响平行板电容器电容大小的因素,了解平行板电容器的电容公式,知道转变电容器的电容大小的方法。,重点:电容的概念及影响电容器电容大小的因素。,难点:1.电容的引入与理解。,2.争论影响平行板电容器电容大小的因素的试验探究。,一、电容器 电容,1.电容器,两个彼此_又相距很_的导体就组成了一个电容器。电容,器可以储存容纳电荷。,2.(1)电容器充电:使电容器极板_的过程。,(2)电容器放电:使充电后的电容器极板_的过程。,(3)电容器充电后带电特点:两极板带_电荷。,绝缘,近,带电,失去电荷,等量异种,3.电容,电容器所带的_与电容器两极板间的_的比值叫电容。,定义式C=_。,4.电容的物理意义,电容是描述电容器储存电荷本事的物理量。,5.电容的单位,_,符号F。1 F=106 F1012 pF。,电荷量,电势差,法拉,二、平行板电容器的电容 常用电容器,1.预备电容大小的因素,平行板电容器的电容C与平行板_S、电介质的相对,_r成正比,与_d成反比。平行板电容,器电容的公式:C=_,式中k为静电力常量。此式为平,行板电容器电容的预备式。,正对面积,介电常数,极板间的距离,2.常用电容器,(1)分类,按电介质分:空气电容器、_电容器、陶瓷电容器、,_电容器等;,按是否可变分:_电容器、_电容器等。,(2)电容器的额定电压和击穿电压,额定电压:电容器能够_工作时的电压。,击穿电压:电介质被击穿时加在电容器两极板上的_电,压,假设电压超过这一限度,电容器就会损坏。,聚苯乙烯,电解,可变,固定,长期正常,极限,【判一判】,(1)静电计是测电势差的仪器。(),(2)电容器所带电量是指两极板带电量之和。(),(3)电容器的电容与它所带的电荷量成正比。(),(4)电容在数值上等于使两极板间的电压增加1 V时所需增加的电荷量(),提示:(1)静电计是测电势差的仪器,从指针的偏角就可以测出两个导体间的电势差,故(1)正确。,(2)电容器带电量指的是一个极板的带电量,故(2)错误。,(3)电容的大小是由电容器本身构造预备的,与两板间电压及电容器所带电荷量无关,故(3)错误。,(4)由C=可知电容在数值上等于使两极板间的电压增加1 V时所需增加的电荷量,故(4)正确。,电容器 电容,1.探究电容器的工作状态,(1)按图连接电路,当S先后接a和接b时,会观看到电流表指针的偏转状况是怎样的呢?,提示:,当S接a时,电流表指针发生偏转;当S接b时,电流表指针反向偏转。,(2)电容器的工作过程是怎样的?工作过程中能量是如何转化的?,提示:,充电过程和放电过程。充电过程中其他形式的能转化为电能,放电过程中电能转化为其他形式的能。,2.电容的定义式为 ,怎样理解这三个量之间的关系?某,一电容器的 是否变化?为什么电容的定义式又可写作?,提示:电容器两极板间的电势差随电荷量的增加而增加,电荷量和电势差成正比,它们的比值是一个恒量,每一个电容器都有一个属于自己的 常数,与所带电荷量的多少无关。这个比值反映了电容器容纳电荷的力气大小。定义式 中,Q、U是正比关系,反映在Q-U图像中是一条直线,电容C就是直线的斜率,所以 。,【误区警示】在此问题中学生易消逝以下错误:认为电容与电量成正比,与电势差成反比。为此教师要讲清晰两个问题:,(1)电容的物理意义:电容是反映电容器容纳电荷本事的物理量;(2)是电容的定义式,而非预备式。,【学问点拨】,对电容器和电容的三点理解,(1)电容器是一个仪器,而电容是一个物理量,它表征了电容器容纳电荷的本事。,(2)电容器的电荷量是一个极板上电荷量确实定值。,(3)电容C是用比值定义法定义的,本章学过的电场强度E、电势,都是用比值法定义的。电容 。但不能说电容C与Q成正比、与U成反比,电容C由电容器本身的性质预备,与Q、U的大小无关。,【探究归纳】,1.电容器的工作过程:充电过程和放电过程。,2.电容器所带的电荷量:一个极板所带电荷量确实定值。,3.电容是反映电容器容纳电荷本事的物理量,电容C与Q和U无关。,【典例1】如以以下图是描述对给定的电容器充电时其电荷量Q、电势差U、电容C之间相互关系的图像,其中正确的选项是(),【思路点拨】,解答此题应明确以下两点:,(1)理解电容器电容的物理意义;,(2)理解电容的定义式中各物理量间的关系。,【解析】选C、D。电容器的电容是由电容器本身预备的,与电容器所带电荷量Q的大小和两极板间的电势差U的大小无关,不能认为C与Q成正比,与U成反比,故D正确,A、B错误;而C图中表示电容器所带电荷量与极板间的电势差成正比,其比值即电容器的电容不变,故C正确。,【变式训练】(2023保定高二检测)关于电容器的电容,以下说法正确的选项是(),A电容器所带的电荷量越多,电容就越大,B电容器两极板间的电压越高,电容就越大,C.电容器所带电荷量增加一倍,电容就增加一倍,D.电容是描述电容器容纳电荷本事的物理量,由电容器本身预备,与所带电量,【解析】选D。电容是描述电容器容纳电荷本事的物理量,与电容器所带的电荷量、电容器两极板间的电压无关,A、B、C错误,D正确。,平行板电容器的电容,1.探究平行板电容器的电容,试验:探究影响平行板电容器电容的因素。,如图,把一已充电的平行板电容器和一静电计相连。探究影响平行板电容器电容的因素。,(1)本试验应用的方法是什么?,提示:把握变量法。,(2)怎样通过试验确定平行板电容器的电容与什么因素有关。,提示:保持极板上的电荷量Q不变,转变两极板的正对面积S,S越大,静电计指示的电势差越小。可得到:S越大,U越小,则C越大。保持极板上的电荷量Q不变,转变两极板间的距离d,d越小,静电计指示的电势差越小。可得到:d越小,U越小,则C越大。保持Q、S、d都不变,在两极板中间插入电介质,静电计指示的电势差减小。可得到:插入电介质,U减小,C增大。,2探究平行板电容器的两类典型问题,(1)平行板电容器充电后,连续保持电容器两极板与电源两极相连接,电容器的d、S、r发生变化,将引起电容器的C、Q、U、E怎样变化?,提示:由于电容器始终接在电源上,因此两极板间电势差U保,持不变,可依据以下几式争论C、Q、E的变化状况。由,可知C与r、S成正比,与d成反比,即随r、S的增大而增大,随d的增大而减小。由 可知Q与r、S成正比,与d成反比,即随r、S的增大而增大,随d的增大而减小。,由 可知E与d成反比,即随d的增大而减小。,(2)假设平行板电容器充电后与电源断开,电容器的C、Q、U、E将随d、S、r的变化而如何变化?,提示:由于电容器与电源断开,所以电容器上的电荷量Q不,变。由 可知C与r、S成正比,与d成反比,即随,r、S的增大而增大,随d的增大而减小。由,可知,U与d成正比,与r、S成反比,即随d的增大而增大,,随r、S的增大而减小。由 可知,E随r、S,的增大而减小,在r、S不变的状况下E为定值。,【学问点拨】,平行板电容器电荷量和场强,(1)两极板电荷量一样,带电性质相反。电容器所带的电荷量是指一个极板所带电荷量确实定值。,(2)平行板电容器的电容与极板距离d、正对面积S、电介质的相对介电常数r间的关系为 。,(3)平行板电容器内部是匀强电场,。,(4)电容器所带电荷量QCU。,【规律方法】,电容与电介质运动方向的关系,电介质板插入电容器两极板间的局部越多,相对介电常数r越大,电容C越大,故只有电介质板移动的方向会影响r的大小,而与加速、减速无关。如图:,通常利用此关系来推断物体的运动方向。,【探究归纳】,1.影响电容器电容大小的因素,电容器电容大小与极板正对面积S、极板间电介质的相对介电常数r、两极板间距d有关,公式是 。,2.与电容器相关的电路动态分析,(1)电容器两极板直接与电源相连,并始终保持连接,则电容器两极板电压不变。,(2)电容器充电完成,与电源断开,转变正对面积或板间距或板间的填充介质,电容器极板的带电量不变。,【典例2】如以以下图的试验装置中,极板A接地,平行板电容器的极板B与一个灵敏的静电计相接。将A极板向左移动,增大电容器两极板间的距离时,电容器所带的电量Q、电容C、两极间的电压U、电容器两极板间的场强E的变化状况是(),AQ变小,C不变,U不变,E变小,BQ变小,C变小,U不变,E不变,CQ不变,C变小,U变大,E不变,DQ不变,C变小,U变大,E变小,【思路点拨】,解答此题应明确以下两点:,(1)电容器两类典型问题的特点;,(2)Q、C、E、U、d各量间的关系。,【解析】选C。平行板电容器充电完毕后断开,电量不变;板,间距离d变大,依据 可知,电容减小;依据,可知,U变大;依据 可知,E不变。故C正确。,【规律方法】,电容器两类典型问题的根本分析思路,(1)明确不变量:是两板间电势差U不变还是所带电荷量Q不变。,(2)依据 确定电容的变化状况。,(3)依据 确定电容器所带电荷量Q或两极板间电势差U的变,化状况。,(4)电容器两板间可视为匀强电场,故用 分析板间场强的,变化。,【变式训练】(2023牡丹江高二检测)如以以下图,把一个平行板电容器与一个静电计相连接后,给电容器带上确定电量,静电计指针的偏转角度反映出电容器两极板间的电势差的大小,现要使静电计指针的偏角减小,可实行的方法是(),A.B板向上移一些 B.B板向左移一些,C.B板向右移一些 D.在A、B之间插入有机玻璃板,【解析】选C、D。使静电计指针的偏角减小,即使两极板间,的电势差减小,依据 可知,C、D正确,A、B错误。,【温馨提示】电容器是一种特殊重要的电学元件,学习中要明确电容器的物理意义、影响因素以及在实际生活中的应用原理,要学会用静电场的有关学问争论电容器。,【典例】如以以下图是一种通过测量电容器电容的变化来检测液面凹凸的仪器的原理图。电容器的两个电极分别用导线接到指示器上,指示器可显示出电容的大小。以下关于该仪器的说法正确的选项是(),考查内容,电容器的应用,A该仪器中电容器的电极分别是金属芯柱和导电液体,B金属芯柱外套的绝缘层越厚,该电容器的电容越大,C假设指示器显示电容增大了,则说明电容器中的液面上升了,D假设指示器显示电容减小了,则说明电容器中的液面上升了,【思路点拨】,解答此题应明确以下三点:,(1)实际应用中平行板电容器的构造;,(2)影响平行板电容器电容的因素;,(3)电容与液面凹凸的关系。,【解析】选A、C。类似于平行板电容器的构造,金属芯柱和导电液体构成电容器的两电极,金属芯柱的绝缘层就是极板间的电介质,其厚度d相当于两极板间的距离,所以厚度d越大,电容器的电容越小。液体深度h越大,则S越大,C越大,C增大时就说明h变大。应选项A、C正确。,
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