高中物理新人教版物理必修三课件 10-4 电容器的电容 18 张PPT

§10.4 电容器的电容
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。
一、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:
1）充电：使电容器带电的过程。（其他能转化为电场能）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。（电场能转化为其他形式的能）
（3）电容器是储存电场能的装置。
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“。
二、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：
（3）定义式：
（4）单位：法拉（简称法），符号为“F”。
常用单位：微法（μF）、皮法（pF）。
1μF = 10-6F，1 pF =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：
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。
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静电计
在Q和S不变时，d减小，U减小。由C=Q/U知：C增大。
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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。
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静电计
在Q、 d和S不变时，插入电介质（εr增大），U减小。由C=Q/U知：C增大。
（6）决定式：
（平行板电容器）
εr——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。
三、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。
四、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。
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、εr）有关，而与Q、U无关。
3、利用公式C =εrS／4kπd，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。
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
D
4、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。
5、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
6、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，两电容器的电势差分别为U1和U2，带电量分别为Q1和Q2，则（ ）A．U1＞U2 B．U1=U2 C．Q1=Q2 D．Q1＜Q2
BD
7、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
8、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
9、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
10、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位置，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=4kπQd/εrS及
E=4kπQ/ εrS可知：d增大，则U增大而E不变；Ep= qφp=q·Ed1
也不变。
11、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， 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：εr↑则C↑，若Q不变则U↓，要维持U1=U2，就需对C1“充电”。