高中物理 1.8 电容器与电容课件 新人教版选修3-1.ppt

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 1 F 10 6F 1pF 10 12F 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 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 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 109N m2 C2一般来说 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 rS 4k d 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 rS U 4k d U 4k Qd rS E 4k Q rS 4 电容的串联 1 C 1 C1 1 C2 1 C3 电容的并联 C C1 C2 C3 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 4C 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 4CB 电容器原来的带电量为4 5 10 4CC 电容器原来的电压可能为1VD 电容器原来的电压可能为1 10 4V 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C1和C2充电 已知C1 C2 当达到稳定状态时 两电容器的电差分别为U1和U2 带电量分别为Q1和Q2 则 A U1 U2B U1 U2C Q1 Q2D Q1 Q2 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 Ep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 Ep不变B E变大 Ep不变C U变小 Ep变大D U不变 Ep不变 解 由U 4k Qd rS及E 4k Q rS可知 d增大 则U增大而E不变 Ep q p q Ed1也不变 13 如图所示 C1和C2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C1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ab cdB 导线上有电流通过 方向为ba dcC 达到稳定时 C1两极板间的电压高于C2两极板间的电压D C2的带电量保持不变 B 简析 r 则C 若Q不变则U 要维持U1 U2 就需对C1 充电