電容與電容器

1、第四章 電容§4-1 電容和電容器教學(xué)目標(biāo)1、知道什么是電容器以及常用的電容器2、理解電容器電容的概念及其定義C=Q/U，并能用來進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算3、知道平行板電容器的電容與那些因素有關(guān),有什么關(guān)系課前練習(xí)一、復(fù)習(xí)1、導(dǎo)體對電流的 作用稱為電阻。在一定溫度下，電阻與 、 成正比，與 成反比，即R= ，稱為電阻定律。2、線性電阻的伏安特性曲線是穿過 的一條直線，所以線性電阻的阻值不隨 、 的變化而變化。二、預(yù)習(xí)1、兩個彼此 而又相互 的導(dǎo)體，就構(gòu)成了一個電容器。這對導(dǎo)體叫電容器的兩個 。2、電容器是儲存和容納 的裝置，也是儲存電場能量的裝置。電容器 所儲存的電荷的量叫電容器的電量。3、將

2、電容器兩極板分別接到電源的正負(fù)極上，使電容器兩極板分別帶上等量異號電荷，這個過程叫電容器的 過程。電容器充電后，極板間有電場和電壓。4、用一根導(dǎo)線將電容器兩極板相連，兩極板上正負(fù)電荷中和，電容器失去電量，這個過程稱為電容器的 過程。教學(xué)過程一、電容器（是一種儲存 和 的容器）1、結(jié)構(gòu)兩個彼此 又 的導(dǎo)體，就構(gòu)成了一個電容器。這對導(dǎo)體叫電容器的兩個極板。2、分類電容器按其電容量是否可變，可分為固定電容器和可變電容器，可變電容器還包括半可變電容器，它們在電路中的符號見下。名稱電容器電解電容器半可變電容器可 變電容器圖形符號3、作用電容器是儲存和容納電荷的裝置，也是儲存電場能量的裝置。電容器每個極板

3、上所儲存的電荷的量叫電容器的電量。4、平行板電容器由兩塊相互平行、靠得很近、彼此絕緣的金屬板所組成的電容器，叫平行板電容器。是一種最簡單的電容器。二、電容量（簡稱：電容）1、定義：電容器所帶 與兩極板間 之比，稱為電容器的電容。2、公式（定義式）： 電容反映了電容器儲存電荷能力的大小，它只與電容本身的性質(zhì)有關(guān)，與電容器所帶的 及電容器兩極板間的 無關(guān)。3、單位法拉(F)、微法(mF)、皮法(pF)，它們之間的關(guān)系為：1 F = mF = pF三、平行板電容器的電容1、電容C跟 成正比，跟 成正比，跟 成反比。公式（決定式）：C =2、介質(zhì)的介電常數(shù)ee的大?。?單位：真空介電常數(shù) e 0 &#

4、187; F/m。相對介電常數(shù) e r，即e r = 。3、注意：（1）線性電容元件：C=常數(shù)（2）電容量C僅由電容器自身的幾何尺寸和選用的電介質(zhì)類型決定；（3）電容量C與電容器所加的電壓U及儲存的電荷量Q的大小無關(guān)。不存在C與Q成正比，與U成反比的數(shù)學(xué)關(guān)系。課堂練習(xí)1、將一個電容為6.8 mF的電容器接到電動勢為1000 V的直流電源上，充電結(jié)束后，求電容器極板上所帶的電量。2、有一真空電容器，其電容是8.2 mF，將兩極板間距離增大一倍后，其間充滿云母介質(zhì)，求云母電容器的電容。3、在下列各情況下，空氣平行板電容器的電容，兩極板間電壓，電容器的電荷量各有什么變化？充電后保持與電源相連，將極板

5、面積增大一倍；充電后保持與電源相連，將極板間距增大一倍；充電后與電源斷開，再將極板間距增大一倍；充電后與電源斷開，再將極板面積縮小一半；充電后與電源斷開，再在極板間插入r=4的電介質(zhì)；4、有人說：“電容器帶電多則電容就大，帶電少則電容就小，不帶電就沒有電容”。這種說法對嗎？5、有兩個電容器，一個電容較大，另一個電容較小，如果它們的電荷量一樣，那么哪一個電容器的電壓高？如果它們的電壓相等，哪一個電容器的電荷量大？課后練習(xí)1、平行板電容器的極板面積為100cm2，兩極板間的介質(zhì)為空氣，兩板間的距離為5mm,今將電壓為120V的直流電源接在電容器的兩端，求（1）該項(xiàng)平行板電容器的電容及所帶的電量；（

6、2）若將上述電容器的兩極板浸入r=2.2油中,則此時電容器的電容又是多大?2、以空氣為介質(zhì)的平行板電容器當(dāng)發(fā)生下列變動時,電容量有何變化?(1) 增大電容器極板的有效面積;(2) 插入介電常數(shù)為r的介質(zhì);(3) 縮小極板間的距離。§4-2電容器的連接（1）-串聯(lián)教學(xué)目標(biāo) 1、了解電容器的連接方式，掌握電容器的串聯(lián)特點(diǎn)。2、掌握電容器串聯(lián)等效電容的求法 3、能夠分析電容器串聯(lián)后耐壓值的計(jì)算。 課前練習(xí)一、復(fù)習(xí) 1、電阻的串聯(lián)的特點(diǎn)（1）等效總電阻R= ；（2）電阻的端電壓與電阻值成 比，即U1/U2= ；（3）電阻的功率與電阻值成 比，即P1/P2= 。2、R1 “1K，2.5W”，R

7、2 “2K，20W ”，則UN1= ，IN1= ；UN2= ，IN2= ；若串聯(lián)接在250 V的電源兩端，是否安全？為什么？它們兩端可加的最大電壓是多少？二、預(yù)習(xí)電容器串聯(lián)特點(diǎn)電阻串聯(lián)特點(diǎn)物理量物理量電荷量Q=電流I1=I2=I3=In電壓U=電壓U=U1+U2+U3+Un電容C=電阻R=R1+R2+Rn作用作用獲得較大的電阻教學(xué)過程一、電容器的主要參數(shù)（補(bǔ)充）1、標(biāo)稱容量：電容器上所標(biāo)明的電容值。2、額定工作電壓：是指電容器能長時間工作而不引起介質(zhì)電性能遭到任何破壞的直流電壓數(shù)值。3、電容器的擊穿：加在電容器兩極間的電壓高到某一數(shù)值時，介質(zhì)被擊穿，此時電容器相當(dāng)于短路。 實(shí)際中，取耐壓值為擊

8、穿電壓的 一般計(jì)算過程中，若U實(shí)UN，就認(rèn)為擊穿。二、電容的串聯(lián)1、定義：把幾個電容器首尾相接連成一個無分支的電路，稱為電容器的串聯(lián)。2、特點(diǎn)與性質(zhì)（1）電荷量：（2）電壓：（3）等效電容：例題：求下列各組串聯(lián)電容的等效電容。(1) 6uf, 3uf （2） 6uf, 3uf, 2uf (3 ) 10uf, 10uf（4） 6uf, 6uf, 6uf總結(jié)：電容值越串越 ，因?yàn)榇?lián)相當(dāng)于增大了極板間距。3、分壓公式：電容大的分配到電壓 ，電容小的電壓分配到的電壓 ，即在電容在串聯(lián)電路中，各個電容的兩端的電壓和其自身的電容成 比，即U1/U2= 。例題1：兩個電容器C1、C2、串聯(lián)起來后，接到10

9、0V的電壓上，其中 C1=4F、C2=6F,求每只電容器承受的電壓U1、U2是多少？例題2：現(xiàn)有兩只電容器，其額定值分別為C1=0.25F，耐壓200V, C2=0.5F，耐壓300V,問把它們串聯(lián)后接在360V電壓，問電路能否正常工作？它們的耐壓值又是多少？課堂練習(xí)1、 求下列各組串聯(lián)電容的等效電容。(1) 6uf, 12uf （2）4uf, 12uf, 6uf (3) 8uf, 8uf(4) 12uf, 12uf, 12uf2、 現(xiàn)有兩只電容器，其中一只電容器的電容為C1 = 2 mF，額定工作電壓為160 V，另一只電容器的電容為C2 = 10 mF，額定工作電壓為250 V，若將這兩個

10、電容器串聯(lián)起來，接在300 V的直流電源上，問每只電容器上的電壓是多少？這樣使用是否安全？它們的耐壓值又是多少？3、 已知R1=8，R2=4 ，C1=3uf，要使VA=VB，則C2=？§4-2 電容的連接（2）-并聯(lián)教學(xué)目標(biāo)1、掌握電容器的并聯(lián)特點(diǎn),掌握電容器并聯(lián)等效電容的求法 2、能夠分析電容器并聯(lián)后耐壓值的計(jì)算及電荷分配問題。 課前準(zhǔn)備一、復(fù)習(xí)1、電阻的并聯(lián)的特點(diǎn)（1）等效總電阻R= ；（2）電阻的電流與電阻值成 比，即I1/I2= ；（3）電阻的功率與電阻值成 比，即P1/P2= 。二、預(yù)習(xí)電容器并聯(lián)特點(diǎn)電阻并聯(lián)特點(diǎn)物理量物理量電荷量Q=電流I=I1+I2+I3+In電壓U=電

11、壓U=U1=U2=U3=Un電容C=電阻1/R=1/R1+1/R2+1/R3+1/Rn 作用教學(xué)過程一、電容的并聯(lián)1、定義：把幾個電容器的一端連在一起，另一端也連在一起的連接方式，叫電容器的并聯(lián)。2、特點(diǎn)與性質(zhì)（1）電荷量：（2）電壓：（3）等效電容：例題：求下列各組并聯(lián)電容的等效電容。(1) 6mF , 3mF （2）6mF, 3mF ， 2mF (3) 10mF , 10mF (4) 6mF , 6mF ， 6mF總結(jié)：電容值越并越 ，因?yàn)椴⒙?lián)相當(dāng)于增大了極板的面積。3、并聯(lián)電容電荷分配問題例題：電容器A的電容為10 mF，充電后電壓為30 V，電容器B的電容為20 mF，充電后電壓為15

12、 V，把它們并聯(lián)在一起，其電壓是多少？解：電容器A、B連接前的帶電量分別為：它們的連接前總電荷量為： 它們的連接穩(wěn)定后總電荷量為： 并聯(lián)后的總電容為：連接后的共同電壓為： 思考：如果極性相反時電荷量為何值課堂練習(xí)1、現(xiàn)有兩只電容器，其中一只電容器的電容為C1 = 2 mF，額定工作電壓為160 V，另一只電容器的電容為C2 = 10 mF，額定工作電壓為250 V，若將這兩個電容器并聯(lián)起來，則總的耐壓值為多少？2、把電容C1=100mF充電至100V后與C2=50mF相連，電路如圖，則穩(wěn)定后C1，C2的端電壓為多少，電荷量各為多少？3、電容器A和B的電容分別為，分別充電到，。然后，用導(dǎo)線把它們

13、連接。求下列兩種情況下，達(dá)到穩(wěn)態(tài)時，每個電容器的電場能量各是多少；（1）同性極相連，如圖（A）所示；（2）異性極相連，如圖（B）所示。§4-2 電容的連接（3）-混聯(lián)教學(xué)目標(biāo)1、掌握電容器的混聯(lián)特點(diǎn),掌握電容器混聯(lián)等效電容的求法 2、能夠分析電容器混聯(lián)后耐壓值的計(jì)算及電壓、電荷分配問題。課前準(zhǔn)備一、復(fù)習(xí)1、電容器串聯(lián)特點(diǎn)2、電容器并聯(lián)特點(diǎn)3、兩電容分別為C1:150F/400V,C2:100F/200V, 試計(jì)算:（1）C1,C2并聯(lián)時,等效電容為多少?外加電壓不能超過多少?（2）C1,C2串聯(lián)時,等效電容為多少?外加電壓不能超過多少?教學(xué)過程一、電容的混聯(lián)1、已知C1 、C2 、C

14、3 的電容量分別為6mF、3mF 、2mF，求CAB 、CCD2、如圖所示電路中C1=C2=50F，C3=100F，C1上的電壓U1=150V。求(1)CAB；(2)UAB3、如圖三個同樣的電容器，如圖連接，若每個電容器是6µF耐壓值為10V，則整個電容器組的等效電容為多少？整個電容器組的耐壓值為多少？課堂練習(xí)1、如圖，電路中C1=0.2F,C2=0.3F,C3=0.8F,C4=0.2F,當(dāng)開關(guān)S斷開與閉合時A，B兩點(diǎn)間等效電容CAB各是多少？2、如圖所示電路圖中，已知U=300V，C1=3F,C2=2F,C3=4F,求等效電容及各電容器上的電量和電壓。3、如圖：電容C1=4mF,充

15、電至U1=60V后閉合開關(guān)S，求電路穩(wěn)定后各電容的端電壓及所帶電荷量？已知C2=6mF、C3=3mF 。§4-3電容器的充電和放電教學(xué)目標(biāo)1、能理解電容充、放電過程中電容端電壓及電流的變化規(guī)律；2、能用萬用表粗略在判別大容量電容器質(zhì)量的好壞；3、掌握充、放電過程中的平均電流的計(jì)算和點(diǎn)擦很難過能量的計(jì)算。課前準(zhǔn)備一、復(fù)習(xí) 1、使電容器 的過程叫充電，充了電的電容器的兩極板之間有 。 2、充電后的電容器 的過程叫放電。 3、電容器的電容C、電荷量Q及電容兩端電壓U三者的關(guān)系為 。二、預(yù)習(xí)（一）電容器的充電：1、開關(guān)S合向1位置時，燈泡的變化情況是：開始 ；然后 ；最后 。從而說明了燈泡中

16、的電流變化為 。2、圖中的電壓表是如何變化的？（二）電容器的放電：1、開關(guān)S合向2位置時，燈泡的變化情況是：開始 ；然后 ；最后 。從而說明了燈泡中的電流變化為 。2、圖中的電壓表是如何變化的？（三）電容器質(zhì)量的判別：方法： 原理： 正常電容器的現(xiàn)象： 。 教學(xué)過程 1、電容器的充電過程： 充電之前：= ； = 。 分析電流表指針的變化情況： ；分析電容兩端電壓變化規(guī)律： ；充電結(jié)束后：= ； = 。結(jié)論：充電過程中，電容兩端電壓uC ，兩極板上所帶的電荷量Q ，充電電流i ，端電壓與充電電流的方向 。 2、電容器的放電過程： 放電之前：= ； = 。 分析電流表指針的變化情況： ；分析電容兩

17、端電壓變化規(guī)律： ；放電結(jié)束后：= ； = 。結(jié)論：放電過程中，電容兩端電壓uC ，兩極板上所帶的電荷量Q ，充電電流i ，端電壓與充電電流的方向 。3、電容器充放電電流：分析：電容器充放電的電路中，有電流的條件是： 。電流的計(jì)算式：i= 。注意幾點(diǎn)： 4、電容器質(zhì)量的判別：三種現(xiàn)象分析： 質(zhì)量良好： 有漏電：內(nèi)部短路： 內(nèi)部開路： 5、電容器中的電場能量： WC= 。 單位： 。課堂練習(xí)1、有一電容為0.1µF的電容器，若以直流電對它充電，在時間間隔t=100µs內(nèi)相應(yīng)的電壓變化量為U=10V，則該段時間充電電流為 。2、判斷大容量電容質(zhì)量時，就將萬用表撥到 檔，倍率使用 ，當(dāng)將萬用表表筆分別與電容器兩端接觸時，看到指針一定偏轉(zhuǎn)，并很快回到接近起始位置的地方，則說明電容器 ；如果看到指針偏轉(zhuǎn)到零后不再返回 ，則說明電容器內(nèi)部 。3、如圖所示電路，E=10V，R=10K，C=10µF，則C 兩端的電壓為（ ） A5V； B10V； C0V； D無法確定