高二物理人教版選修3-1課件 《電容器與電容》1

歡迎進入物理課堂 七 電容器與電容 帶電體放在空中 它所帶的電荷是會慢慢地失去的 為了保存電荷 我們就需要有一個能 裝電荷的容器 電容器 1 電容器 能夠容納 儲存 電荷的器件 電容器是一種存儲電荷的裝置 它在收音機 電視機 洗衣機 電冰箱等各種家用電器中是一個不可缺少的關(guān)鍵元件之一 例如收音機的 調(diào)臺 就是利用電容器來實現(xiàn)的 那么 電容器的構(gòu)造如何 它有和性質(zhì)及特點呢 1 構(gòu)造 兩個互相靠近且彼此絕緣的導體 a 電容器的極板 構(gòu)成電容器的兩個導體 b 最簡單的電容器 平行板電容器 在兩個正對的平行金屬板間夾上一層電介質(zhì) 絕緣體 2 工作方式 演示 1 充電 使電容器帶電的過程 其它能轉(zhuǎn)化為電場能 充電后兩極板帶有等量的異種電荷 若保持與電源連接 則板間電壓U不變 若斷開電源 則極板所帶電量Q不變 2 放電 使電容器失去電荷的過程 電場能轉(zhuǎn)化為其它形式的能 3 電容器是儲存電場能的裝置 1 原理 異種電荷互相吸引 2 電容器的電荷量 一個極板所帶電量的絕對值 不同的電容器容納電荷的本領(lǐng)是不同的 就像不同的容器的裝水量各不相同一樣 為了衡量電容器這種本領(lǐng)的異同 我們引入一個新的物理量 電容 2 電容 描述電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量 1 電容是電容器本身的一種屬性 其大小與電容器的電荷量無關(guān) 對于一個固定的電容器來說 若其電荷量Q增大 則其正極板的電勢升高 而負極板的電勢降落 正 負極板的電勢差U必增大 且Q與U成正比 Q E U 比值Q U是一個常量 此常量越大 則表明U一定時 容納了更多的電荷量Q 即此電容器的電容越大 2 概念 電容器所帶電荷量Q與兩極板間電勢差U的比值叫電容器的電容 3 定義式 4 單位 法拉 簡稱法 符號為 F 常用單位 微法 F 皮法 pF 1 F 10 6F 1pF 10 12F 電容的大小顯然應(yīng)取決于自身的結(jié)構(gòu) 那么跟哪些因素有關(guān)呢 5 計算式 靜電計 靜電計是在驗電器的基礎(chǔ)上制成的 用來測量導體間的電勢差 從指針的偏轉(zhuǎn)角度就可以知道兩個導體間的電勢差 在Q和S不變時 d減小 U減小 由C Q U知 C增大 d 則引力F 容量C 在Q和d不變時 S越小 U越大 由C Q U可知 C越小 S 相當于r 引力F 故C 在Q d和S不變時 插入電介質(zhì) r增大 U減小 由C Q U知 C增大 介質(zhì)插入平行板電容器兩極中后 使正負極板中的電荷更加不易相向運動而中和 從而C 6 決定式 平行板電容器 r 相對介電常數(shù) k 9 0 109N m2 C2一般來說 電容器的電容決定于兩極板的大小和形狀 相對位置及板間的電介質(zhì) 3 常用電容器 1 按構(gòu)造分 固定電容器 C不可變 符號為 可變電容器 C可改變 符號為 半可變電容器 C只能作微小改變 2 按介質(zhì)分 紙介電容器 容量大 價格低 體積小 損耗大 有電感 云母電容器 介質(zhì)損耗小 絕緣性能好 較穩(wěn)定 4 電容器的重要指標 電容及額定電壓 瓷介電容器 耐磨 壽命長 易破碎 電解電容器 容量大 介質(zhì)薄且兩極近 體積小 有極性 易漏電 符號為 2 擊穿電壓 加在電容器兩極上的極限電壓 1 額定電壓 電容器長期工作所能承受的電壓 一般情況下 工作電壓應(yīng)低于擊穿電壓 感應(yīng)起電機 萊頓瓶 現(xiàn)在叫 電容器 小結(jié) 1 電容器是電器中是一個不可缺少的關(guān)鍵元件之一 2 任何兩個相近又彼此絕緣的導體均可認為是一個電容器 如一段雙股塑料電線 兩股平行的輸電線等 其容量 電容的大小只跟電容器自身的構(gòu)造 S d r 有關(guān) 而與Q U無關(guān) 3 利用公式C rS 4k d C Q U E U d 可以判斷電容器的帶電量Q 兩極板間電勢差U 兩極板間場強E的變化 Q rS U 4k d U 4k Qd rS E 4k Q rS 4 電容的串聯(lián) 1 C 1 C1 1 C2 1 C3 電容的并聯(lián) C C1 C2 C3 1 某電容C 20PF 那么用國際單位表示 它的電容為 F 2 10 11 練習鞏固 2 兩個電容器電量之比為2 1 電壓之比為1 2 則它們的電容之比為 4 1 3 對于一個確定的電容器的電容正確的理解是 A 電容與帶電量成比 B 電容與電勢差成反比 C 電容器帶電量越大時 電容越大 D 對確定的電容器 每板帶電量增加 兩板間電勢差必增加 D 4 關(guān)于電容器的電容 下列說法正確的是 A 電容器所帶的電荷越多 電容就越大B 電容器兩極板間電壓越高 電容就越大C 電容器所帶電荷增加一倍 則兩極間的電壓也一定增加一倍D 電容表征電容器容納電荷的本領(lǐng)的物理量 CD 5 有一正充電的平行板電容器 若使它的電荷量減少3 10 4C 其電壓降為原來的三分之一 則 A 電容器原來的帶電量可能是9 10 4CB 電容器原來的帶電量為4 5 10 4CC 電容器原來的電壓可能為1VD 電容器原來的電壓可能為1 10 4V BC D 6 下列說法中正確的是 A 平行板電容器一板帶電 Q 另一板帶電 Q 則此電容器不帶電 B 由公式C Q U可知 電容器的電容隨帶電量Q的增加而變大 C 平行板電容器保持帶電量不變而增大板距時 兩板間電壓要減小 D 電容器的帶電量與兩極板間的電勢差成正比 7 兩塊平行金屬板帶等量異量電荷 要使兩板間的電壓加倍 而板間的電場強度減半 應(yīng)使 A 兩板的電荷量加倍 而距離變?yōu)樵瓉淼?倍B 兩板的電荷量加倍 而距離變?yōu)樵瓉淼?倍C 兩板的電荷量減半 而距離變?yōu)樵瓉淼?倍D 兩板的電荷量減半 而距離變?yōu)樵瓉淼?倍 C 8 用兩節(jié)相同的電池給兩個電容器C1和C2充電 已知C1 C2 當達到穩(wěn)定狀態(tài)時 兩電容器的電勢差分別為U1和U2 帶電量分別為Q1和Q2 則 A U1 U2B U1 U2C Q1 Q2D Q1 Q2 BD 9 某平行板電容器的電容為C 帶電荷量為Q 相距為d 今在板間中點放一個電荷量為q的點電荷 則它受到的電場力的大小為 A B C D C 10 對于給定的電容器 在描述電容量C 帶電量Q 兩板間電勢差U的相互關(guān)系中 下列圖1 16中正確的是 ACE D 11 在下圖所示的實驗裝置中 平行板電容器的極板A與一個靈敏的靜電計相接 極板B接地 若極板B稍向上移動一點 由觀察到的指針變化做出平行板電容器電容變小的依據(jù)是 A 兩極板間的電壓不變 極板上的電荷量變小B 兩極板間的電壓不變 極板上的電荷量變大C 極板上電荷量幾乎不變 兩極板間電壓變小D 極板上電荷量幾乎不變 兩極板間電壓變大 A 12 平行板電容器充電后與電源斷開 負極板接地 在兩板間有一正電荷 電荷量很少 固定在P點 如圖所示 以U表示電容兩極板間的電壓 E表示兩極板間的場強 Ep表示正電荷在P點的電勢能 若保持負極板不動 而將正極板移至圖中虛線所示的位置 則 A U變大 Ep不變B E變大 Ep不變C U變小 Ep變大D U不變 Ep不變 解 由U 4k Qd rS及E 4k Q rS可知 d增大 則U增大而E不變 Ep q p q Ed1也不變 13 如圖所示 C1和C2是兩個相同的平行板電容器 帶有相等的電荷量 用導線連接如圖 今在電容器C1的兩極板間插入一塊電介質(zhì) 在電介質(zhì)插入的過程中 下列哪些現(xiàn)象會發(fā)生 A 導線上有電流通過 方向為ab cdB 導線上有電流通過 方向為ba dcC 達到穩(wěn)定時 C1兩極板間的電壓高于C2兩極板間的電壓D C2的帶電量保持不變 B 簡析 r 則C 若Q不變則U 要維持U1 U2 就需對C1 充電 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全