(共24张PPT)
第八节
电容器的电容
1
学习任务
★了解电容器这种电子元件，认识常见的电容器；知道电容器如何充、放电。
★理解电容器的概念和定义方法，掌握电容器的定义式、单位，并能够运用定义式解决问题。
★知道影响平行板电容器大小的因素，掌握平行板电容器的计算公式。
★知道改变平行板电容器电容的方法；会处理平行板电容器动态问题。
2
新课导入
★科技改变生活
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★奇妙而又无所不在的集成电路
集成电路
集成电路(integrated
circuit)是一种微型电子器件或部件。通过一定的工艺，将电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。
集成电路或称微电路（microcircuit）、
微芯片（microchip）、芯片（chip）在电子学中是一种把电路（主要包括半导体装置，也包括被动元件等）小型化的方式，并通常制造在半导体晶圆表面上。
2
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★“小个子大功能”的电子元件
电阻
物体对电流的这种阻碍作用，称为该物体的电阻。电荷在导体中运动时，会受到分子和原子等其他粒子的碰撞与摩擦，碰撞和摩擦的结果形成了导体对电流的阻碍，这种阻碍作用最明显的特征是导体消耗电能而发热（或发光）。电阻器在日常生活中一般直接称为电阻。是一个限流元件，将电阻接在电路中后，电阻器的阻值是固定的一般是两个引脚，它可限制通过它所连支路的电流大小。阻值不能改变的称为固定电阻器。阻值可变的称为电位器或可变电阻器。
2
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★“小个子大功能”的电子元件
晶体管（transistor）是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。晶体管作为一种可变开关，基于输入的电压，控制流出的电流，因此晶体管可做为电流的开关，和一般机械开关（如Relay、switch）不同处在于晶体管是利用电讯号来控制，而且开关速度可以非常之快，在实验室中的切换速度可达100GHz以上。
晶体管
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★“小个子大功能”的电子元件
电感
电感（电感线圈）是用绝缘导线（例如漆包线、纱包线等）绕制而成的电磁感应元件，也是电子电路中常用的元器件之一。电感是用漆包线、纱包线或塑皮线等在绝缘骨架或磁心、铁心上绕制成的一组串联的同轴线匝，它在电路中用字母“L”表示，主要作用是对交流信号进行隔离、滤波或与电容器、电阻器等组成谐振电路。
2
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★“小个子大功能”的电子元件
电容器，顾名思义，是“装电的容器”，是一种容纳电荷的器件。电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路，
能量转换，控制等方面。而电容器容纳电荷的本领称之为电容，用字母C表示。任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体(包括导线)间都构成一个电容器。
电容
电容器是如何存储电荷的呢？
3
新课讲解
★电容器
3
新课讲解
1.定义：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体。
★电容器
结构：两个导体（电容器的两个极）、一层电介质（绝缘体）。
平行板电容器
极板
极板
电介质
3
新课讲解
★电容器
2.电容器充电
当电键S与1触点接触，电路中就会形成如图所示的充电电流，与电源正极相连的极板带上了正电荷，与电源负极相连的极板带上了负电荷，于是两板之间就会形成一个匀强电场，两板之间就会产生电势差。
充电过程：电量Q、场强E和电势差U不断增加；电能向电场能转化。
E
S
1
2
C
I
+
+
+
+
-
-
-
-
E
U
+Q
-Q
3.电容器放电
当电键S与2触点接触，电路中就会形成如图所示的放电电流，两极板上的正负电荷不断中和。
放电过程：电量Q、场强E和电势差U不断减小；电场能向电能转化。
E
S
1
2
C
I
+
+
-
-
E
U
+Q
-Q
电容器是一个储存电荷和电场能的仪器。
3
新课讲解
不同电容器容纳电荷的本领并不一样，如何表征电容器的这种本领呢？
如右图实验，研究平行板电容器电量Q和两板间电势差U之间的关系。
E
S
1
2
C
I
+
+
+
+
-
-
-
-
E
U
+Q
-Q
A
V
实验表明：充电后电容器两板间的电势差和电容器所带的电荷量有关。
1.对同一电容器，所带的电荷量Q与电容器两板间的电势差U成正比，即比值Q/U是一个常量。
2.对不同电容器，这个比值一般是不同的。
这个比值可以表征电容器储存电荷的特性---电容。
3
新课讲解
★电容
1.定义：
电容器所带的电量Q与电容器两极板间的电势差U的比值。
2.定义式：
3.单位：
国际单位是法拉，简称法，符号F；常用单位有皮法（pF）、微法（μF）；
1C/V=1F=1×106μF=1×1012pF
4.注意：
C=Q/U是电容的比值定义式，即该公式适用于一切电容器的计算，但电容C的大小和电荷量Q、板间电势差U无关，由电容器本身的特性决定。
电容C的大小和电荷量Q、板间电势差U无关，由电容器本身的特性决定，那么，到底由哪些因素决定呢？
3
新课讲解
★电容
3
新课讲解
★平行板电容器的电容
1.决定平行板电容器电容的因素：
d
s
ε
板间距离d
正对面积s
介电常数ε
电容C与板间距离d成反比
电容C与正对面积s成正比
电容C与电介质介电常数ε成正比
2.平行板电容器电容计算式：
其中k是静电力常量。
M、N为正点电荷Q的电场中某直线上的两点，距Q的距离如图所示，一试验电荷q在Q的作用下沿该直线由M开始向Q做加速运动．下列相关说法中正确的是（ ）
A.
试验电荷q带正电
B.
N点电场强度是M点电场强度的2倍
C.
试验电荷q在N点的加速度是在M点加速度的4倍
D.
试验电荷q在N点的电势能比在M点的电势能大
随堂练习
1.一个平行板电容器，它的电容（ ）
A.
跟正对面积成正比，跟两板间的距离成正比
B.
跟正对面积成正比，跟两板间的距离成反比
C.
跟正对面积成反比，跟两板间的距离成正比
D.
跟正对面积成反比，跟两板间的距离成反比
B
3
新课讲解
★电容器常识
1.电容器的种类（按结构分类）
电容器
固定电容器
（电容不变）
可变电容器
（电容变化）
聚苯乙烯电容器电解电容器
2.击穿电压：加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压称为击穿电压。
额定电压：电容器外壳上标的电压，称之为额定电压。
额定电压小于击穿电压。
额定电压50V
3
新课讲解
★思考与讨论
1.如图所示，在保持电键闭合的情况下，增加电容器的板间距离d，则电容器的电容C、电量Q、板间电势差U以及场强E如何变化？
E
S
1
C
I
+
+
+
+
-
-
-
-
E
U
+Q
-Q
提示：保持电键闭合时，板间电势差U保持不变；利用C=εS/4πkd、C=Q/U和E=U/d分析判断。
解析：由于电容器始终与电源保持想通，所以板间电势差始终等于电源电动势（类似于连通器原理）。
根据C=εS/4πkd可知，当d增加，则电容C减小。
根据E=U/d可知，当U不变、d增加，则E减小。
根据C=Q/U可知，当U不变、C减小，则电量Q减小。
M、N为正点电荷Q的电场中某直线上的两点，距Q的距离如图所示，一试验电荷q在Q的作用下沿该直线由M开始向Q做加速运动．下列相关说法中正确的是（ ）
A.
试验电荷q带正电
B.
N点电场强度是M点电场强度的2倍
C.
试验电荷q在N点的加速度是在M点加速度的4倍
D.
试验电荷q在N点的电势能比在M点的电势能大
随堂练习
2.如图所示，在电键断开的情况下，增加电容器的板间距离d，则电容器的电容C、电量Q、板间电势差U以及场强E如何变化？
E
S
1
C
+
+
+
+
-
-
-
-
E
U
+Q
-Q
提示：电键断开后，电容器电量Q保持不变；利用C=εS/4πkd、C=Q/U和E=U/d分析判断。
答：电量Q不变；电容C减小；电势差U增大；场强E不变。
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新课讲解
解决平行板电容器动态问题的关键点和分析思路
一、把握两个“关键点”
电容器保持与电源相连，则电容器板间电势差U不变。
电容器充电后与电源断开，则电容器电量Q不变。
二、抓住一条“主线”
电容器与电源连接，U不变；电容器与电源断开，Q不变。
确定不变量
判断C变化
判断Q或U变化
判断E变化
由C=εS/4πkd确定电容器电容C的变化。
由C=Q/U判断电容器所带电荷量Q或两极板间电势差U的变化。
由E=U/d分析电容器极板间场强E的变化。
M、N为正点电荷Q的电场中某直线上的两点，距Q的距离如图所示，一试验电荷q在Q的作用下沿该直线由M开始向Q做加速运动．下列相关说法中正确的是（ ）
A.
试验电荷q带正电
B.
N点电场强度是M点电场强度的2倍
C.
试验电荷q在N点的加速度是在M点加速度的4倍
D.
试验电荷q在N点的电势能比在M点的电势能大
随堂练习
3.如图所示，将平行板电容器两极板分别与电池正、负极相接，电路a、b之间接有一灵敏电流表，两板间一带电液滴恰好处于静止状态。现将两极板的间距变大，则（ ）
A.
电容器的带电量变小
B.
电流表中将有从a到b的电流
C.
带电液滴仍将静止
D.
带电液滴将向下做加速运动
分析：液滴处于静止状态，所以液滴受到向上的电场力与重力相等（由此可知液滴带负电）。板间电势差U不变，距离增加导致电容C减小，从而导致极板电荷量Q减小、板间场强E减小，液滴所受电场力也减小。
E
G
a
q
b
答：A、D
知识小结
★电容
1.定义：
电容器所带的电量Q与电容器两极板间的电势差U的比值。
2.定义式：
3.单位：
国际单位是法拉，简称法，符号F；常用单位有皮法（pF）、微法（μF）；
1C/V=1F=1×106μF=1×1012pF
4.注意：
C=Q/U是电容的比值定义式，即该公式适用于一切电容器的计算，但电容C的大小和电荷量Q、板间电势差U无关，由电容器本身的特性决定。
知识小结
★平行板电容
电容器与电源连接，U不变；电容器与电源断开，Q不变。
确定不变量
判断C变化
判断Q或U变化
判断E变化
由C=εS/4πkd确定电容器电容C的变化。
由C=Q/U判断电容器所带电荷量Q或两极板间电势差U的变化。
由E=U/d分析电容器极板间场强E的变化。
●完成
●预习第九节
《带电粒子在电场中的运动》
课后作业
