17電容器與電容

1、情景探究一情景探究一 攝影時(shí)如光線不足攝影時(shí)如光線不足,你一定知道用閃你一定知道用閃光燈在如此短的時(shí)間內(nèi)光燈在如此短的時(shí)間內(nèi),僅靠電池直接僅靠電池直接給閃光燈供電就能發(fā)出如此強(qiáng)的光嗎給閃光燈供電就能發(fā)出如此強(qiáng)的光嗎?請(qǐng)你探究分析其中的奧妙請(qǐng)你探究分析其中的奧妙!內(nèi)置閃光燈的相機(jī)情景探究二情景探究二萊頓瓶萊頓瓶-存儲(chǔ)電荷的裝置也可稱為也可稱為“電容器”探究感應(yīng)起電機(jī)的構(gòu)造與工作原理探究感應(yīng)起電機(jī)的構(gòu)造與工作原理電電腦腦主主板板一.電容器在兩個(gè)相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì)(電介質(zhì)),就組成一個(gè)最簡(jiǎn)單的電容器,叫做平行板電容器1.電容器的構(gòu)造: 任何兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體都可以構(gòu)成

2、電容器2. 2.電容器的工作狀態(tài)電容器的工作狀態(tài): :充電充電: :使電容器帶電的過(guò)程使電容器帶電的過(guò)程, ,叫充電叫充電. .電電容器的每一個(gè)極板所帶電量的絕對(duì)值容器的每一個(gè)極板所帶電量的絕對(duì)值, ,叫做電容器的帶電量叫做電容器的帶電量. .充電后充電后, ,兩極板間兩極板間有電場(chǎng)存在有電場(chǎng)存在, ,電容器從電源獲得電能儲(chǔ)電容器從電源獲得電能儲(chǔ)存在電場(chǎng)中存在電場(chǎng)中, ,因此充電的過(guò)程是電容器因此充電的過(guò)程是電容器儲(chǔ)存電能的過(guò)程儲(chǔ)存電能的過(guò)程. .作用作用: :可以容納電荷可以容納電荷. .電 容 器充電實(shí)驗(yàn)放電:使電容器兩極板上的電荷中和的過(guò)程.是電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其它能的過(guò)程一個(gè)電容器所帶的電荷

3、量一個(gè)電容器所帶的電荷量Q 電容器所帶的電荷量，是電容器所帶的電荷量，是指每個(gè)極板所帶的電荷量指每個(gè)極板所帶的電荷量Q的絕對(duì)值的絕對(duì)值二 電 容. .充電后的電容器的兩極板間有電勢(shì)差充電后的電容器的兩極板間有電勢(shì)差, ,這這個(gè)電勢(shì)差跟電容器所帶的電荷量有關(guān)個(gè)電勢(shì)差跟電容器所帶的電荷量有關(guān). .實(shí)驗(yàn)表明：電容器所帶的電荷量實(shí)驗(yàn)表明：電容器所帶的電荷量QQ與電與電容器兩極板間的電勢(shì)差成正比，比值容器兩極板間的電勢(shì)差成正比，比值Q/U Q/U 是一個(gè)常量。不同的電容器，這是一個(gè)常量。不同的電容器，這個(gè)比值一個(gè)比值一 般是不同的。般是不同的。. .這個(gè)比值表征了電容器儲(chǔ)存電荷的特性這個(gè)比值表征了電容器

4、儲(chǔ)存電荷的特性 電容器所帶的電荷量電容器所帶的電荷量Q與電容器與電容器兩極板間的電勢(shì)差兩極板間的電勢(shì)差U的比值，叫做電的比值，叫做電容器的電容，用容器的電容，用C來(lái)表示。來(lái)表示。 2、電容器的電容在數(shù)值上等于兩極板、電容器的電容在數(shù)值上等于兩極板間的電勢(shì)差為間的電勢(shì)差為1V時(shí)電容器需帶的電荷量。時(shí)電容器需帶的電荷量。即即 C=Q/U 1、定義：、定義： 引申思考 1.電容器起了什么作用？?jī)?chǔ)存電荷儲(chǔ)存電荷電容器電容器 類比為容器類比為容器 （水杯）（水杯） 2.電容器可類比成什么呢? .水杯存水的本領(lǐng)有什么來(lái)決定水杯存水的本領(lǐng)有什么來(lái)決定? 容器的容積容器的容積(本身機(jī)構(gòu)決定本身機(jī)構(gòu)決定)1cm

5、1cm1cm1cm橫截面大的需要的水多橫截面大的需要的水多電容器與水容器電量 QUCs對(duì)一個(gè)確定的電容器而言，電容是不變的，C與Q、U無(wú)關(guān)。對(duì)一個(gè)確定的水容器而言，水容是不變的，與m、h無(wú)關(guān)。思考與討論思考與討論那電容器儲(chǔ)存電荷的本領(lǐng)如何表征呢？那電容器儲(chǔ)存電荷的本領(lǐng)如何表征呢？UQC 3、電容的物理意義：表征電容器容、電容的物理意義：表征電容器容納（儲(chǔ)存）電荷本領(lǐng)的物理量。納（儲(chǔ)存）電荷本領(lǐng)的物理量。 4、單位：在國(guó)際單位制中電容的單、單位：在國(guó)際單位制中電容的單位是位是法拉法拉（F），常用單位還有），常用單位還有微法微法（F）和）和皮法皮法（pF）。）。1F = 106F = 1012pF

6、最簡(jiǎn)單的電容器是平行板電容器最簡(jiǎn)單的電容器是平行板電容器兩極板間的兩極板間的距離距離d 兩極板間的正對(duì)兩極板間的正對(duì)面積面積S是否插入是否插入電介質(zhì)電介質(zhì)或或電介質(zhì)的種類電介質(zhì)的種類。猜想：平行板電容器的電容跟哪些猜想：平行板電容器的電容跟哪些因素有關(guān)？因素有關(guān)？實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 探探 究究1、平行板電容器的電容、平行板電容器的電容C跟介電常數(shù)跟介電常數(shù)成成 正比，跟正對(duì)面積正比，跟正對(duì)面積S正比，跟極板正比，跟極板間的距離間的距離d成反比。成反比。三三 平行板電容器的電容平行板電容器的電容2、平行板電容器的電容公式：、平行板電容器的電容公式： C=S/4kd (式中式中k為靜電力常量為靜電力常量)

7、思考與討論思考與討論 ： 平行板電容器充電后，繼續(xù)保持電容器的兩極板平行板電容器充電后，繼續(xù)保持電容器的兩極板與電源相連接。在這種情況下，如果增大兩極板與電源相連接。在這種情況下，如果增大兩極板間的距離間的距離d，那么，兩極板間的電勢(shì)差，那么，兩極板間的電勢(shì)差U、電容器、電容器所帶的電量所帶的電量Q、兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)、兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)E各如何變化？各如何變化？解析解析：平行板電容器充電后，繼續(xù)保持電容器的平行板電容器充電后，繼續(xù)保持電容器的兩極板與電源相連接，其電勢(shì)差恒等于電源電兩極板與電源相連接，其電勢(shì)差恒等于電源電壓，并保持不變。壓，并保持不變。 C=S/4kd S/d E=U/d 1/d Q

8、=CU=US/4kd S/d思考與討論思考與討論 ： 平行板電容器充電后，切斷與電源的連接。在平行板電容器充電后，切斷與電源的連接。在這種情況下，如果增大這種情況下，如果增大d，則，則U、Q、E各如何變化？各如何變化？解析：解析：平行板電容器充電后，切斷與電源的連接，平行板電容器充電后，切斷與電源的連接，電容器不存在充、放電的可能性，兩極板上的帶電容器不存在充、放電的可能性，兩極板上的帶電量電量Q始終不變。始終不變。(1)C=S/4kd S/d(2)U=Q/C=Q/（S/4kd） d/S(3)E=U/d=Q/Cd=Q/（Sd/4kd） = kQ/S 1/S本題的思路是：本題的思路是：比較比較、

9、兩類題型的解析過(guò)程，可兩類題型的解析過(guò)程，可以看到，抓住以看到，抓住Q（或（或U）不變這個(gè)條）不變這個(gè)條件是一個(gè)關(guān)鍵。件是一個(gè)關(guān)鍵。最后用最后用 E=U/d=Q/Cd判斷判斷E的變化。的變化。再用再用C=Q/U判斷出判斷出Q（或（或U）的變化，）的變化， 用用 C=S/4kd判斷判斷C的變化，的變化，當(dāng)當(dāng)d（或變化（或變化、S）發(fā)生變化，）發(fā)生變化， 3、平行板電容器充電后的兩類典型情況：、平行板電容器充電后的兩類典型情況： 、電容器充電后，切斷與電、電容器充電后，切斷與電源的連接，電容器的帶電荷量源的連接，電容器的帶電荷量Q保持不變。保持不變。 、電容器始終連接在電源上，、電容器始終連接在電

10、源上， 兩極間的電壓兩極間的電壓U保持不變。保持不變。電容器是一儲(chǔ)能元件電容器是一儲(chǔ)能元件。紙質(zhì)電容器紙質(zhì)電容器陶瓷電容器陶瓷電容器電解電容器電解電容器鉭電容器鉭電容器可變電容器可變電容器四四 常用電容器常用電容器該元件有兩片錫箔（導(dǎo)體），中間是一層薄紙。 請(qǐng)帶著這樣以下幾個(gè)問(wèn)題閱讀課本第請(qǐng)帶著這樣以下幾個(gè)問(wèn)題閱讀課本第30頁(yè)常用電容器頁(yè)常用電容器部分內(nèi)容。部分內(nèi)容。常用電容器，從構(gòu)造上看，可以分為哪兩類？常用電容器，從構(gòu)造上看，可以分為哪兩類？常用的固定電容器有哪些？常用的固定電容器有哪些？ 聚苯乙烯電容器和電解電容器聚苯乙烯電容器和電解電容器電解電容器與其它常用電容器相比有什么顯著電解電容

11、器與其它常用電容器相比有什么顯著特征？特征？電容器常見(jiàn)的損壞原因是什么？電容器常見(jiàn)的損壞原因是什么？常用電容器可分為固定電容器和可變電容器常用電容器可分為固定電容器和可變電容器。電解電容器的正、負(fù)極性是固定的。電解電容器的正、負(fù)極性是固定的。加在電容器兩極板上的電壓不能超過(guò)某一限度，超過(guò)這一限度電加在電容器兩極板上的電壓不能超過(guò)某一限度，超過(guò)這一限度電介質(zhì)將被擊穿，電容器損壞，這個(gè)極限電壓叫擊穿電壓。介質(zhì)將被擊穿，電容器損壞，這個(gè)極限電壓叫擊穿電壓?！纠纠? 1】?jī)善叫薪饘侔?，正?duì)放置，充電后兩極間的電勢(shì)】?jī)善叫薪饘侔?，正?duì)放置，充電后兩極間的電勢(shì)差為差為2V2V，兩極板帶電量分別為，兩極板

12、帶電量分別為+6+61010-6 -6C C和和-6 -61010-6 -6C C，求：求：(1)(1)電容電容C C；(2)(2)若電勢(shì)差升高若電勢(shì)差升高1V1V，電容，電容CC和所帶電量和所帶電量QQ為多少為多少? ?【解析】電容器的電容【解析】電容器的電容C=Q/UC=Q/U，但電容是由電容器的，但電容是由電容器的構(gòu)造決定的，跟構(gòu)造決定的，跟Q Q、U U無(wú)關(guān)無(wú)關(guān). .(1)根據(jù)電容的定義式根據(jù)電容的定義式 C=Q/U=(610-6/2)F=310-6F(2)若電勢(shì)差升高若電勢(shì)差升高1V，電容器的電容仍不變，而，電容器的電容仍不變，而此時(shí)所帶電量此時(shí)所帶電量 Q=CU=310-63C=910-6C練習(xí)一 如圖所示，是描述對(duì)給定的電容器充電時(shí)極板上帶電量極板間電壓和電容之間的關(guān)系的圖象，其中正確的是答案：例題：如圖所示，是一種通過(guò)測(cè)量電容器電容的變化來(lái)檢測(cè)液面高低的儀器原理圖，電容器的兩個(gè)電極分別用導(dǎo)線接到指示器上，指示器可顯示出電容的大小，下列關(guān)于該儀器的說(shuō)法正確的是該儀器中電容器的電極分別是金屬芯柱和導(dǎo)電液體金屬芯柱外套的絕緣層越厚，該電容器的電容越大 如果指示器顯示電容增大了，則說(shuō)明電容器中的液面升高了 如果指示器顯示電容減小了，則說(shuō)明電容器中的液面升高了答案：一、電容器一、電容器 1 1、定義、定義 2 2、工作過(guò)程：充電與放電過(guò)程、工作過(guò)程：充電與