人教版新課標(biāo)物理選修3-1 18 電容器與電容1

1、帶電體放在空中，它所帶的電荷是會(huì)慢慢地失去的，為了保存電荷，我們就需要有一個(gè)能“裝電荷的容器”電容器。1 1、電容器：能夠容納（儲(chǔ)存）電荷的器件。、電容器：能夠容納（儲(chǔ)存）電荷的器件。 電容器是一種存儲(chǔ)電荷的裝置，它在收音機(jī)、電視機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱等各種家用電器中是一個(gè)不可缺少的關(guān)鍵元件之一。例如收音機(jī)的“調(diào)臺(tái)”就是利用電容器來實(shí)現(xiàn)的。那么，電容器的構(gòu)造如何？它有和性質(zhì)及特點(diǎn)呢？（1）構(gòu)造：）構(gòu)造：兩個(gè)互相靠近且彼此絕緣的導(dǎo)體。兩個(gè)互相靠近且彼此絕緣的導(dǎo)體。a.電容器的極板：構(gòu)成電容器的兩個(gè)導(dǎo)體。b.最簡(jiǎn)單的電容器平行板電容器：在兩個(gè)正對(duì)的平行金屬 板間夾上一層電介質(zhì)（絕緣體）。（2 2）工作

2、方式）工作方式: :（演示）1 1）充電：使電容器帶電的過程。）充電：使電容器帶電的過程。 （其它能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)其它能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng) 能）能）充電后兩極板帶有等量的異種電荷。充電后兩極板帶有等量的異種電荷。若若 保持與電源連接，則板間電壓保持與電源連接，則板間電壓U U不變；若斷不變；若斷開開 電源，則極板所帶電量電源，則極板所帶電量Q Q不變。不變。 2 2）放電：使電容器失去電荷的過程。）放電：使電容器失去電荷的過程。（電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為 其它形式的能）其它形式的能）（3 3）電容器是儲(chǔ)存電場(chǎng)能的裝置。）電容器是儲(chǔ)存電場(chǎng)能的裝置。 1 1）原理：異種電荷互相吸引。）原理：異種電荷互相吸引。

3、 2 2）電容器的電荷量：一個(gè)極板所帶電量的絕對(duì)值。）電容器的電荷量：一個(gè)極板所帶電量的絕對(duì)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(gè)新的物理量”電容“。2 2、電容：描述電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理、電容：描述電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理 量。量。（1 1）電容是電容器本身的一種屬性，其大小與）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)。電容器的電荷量無關(guān)。o對(duì)于一個(gè)固定的電容器來說，若其電荷量Q增大，則其正極板的電勢(shì)升高，而負(fù)極板的電勢(shì)降落，正、負(fù)極板的電勢(shì)差U必增大，且Q與U成正比（QEU），比值Q

4、/U是一個(gè)常量。此常量越大，則表明U一定時(shí)，容納了更多的電荷量Q，即此電容器的電容越大。（2 2）概念：電容器所帶電荷量）概念：電容器所帶電荷量Q Q與兩極板間電勢(shì)與兩極板間電勢(shì) 差差U U的比值叫電容器的電容。的比值叫電容器的電容。（3 3）定義式：）定義式：UQC （4 4）單位：法拉（簡(jiǎn)稱法），符號(hào)為）單位：法拉（簡(jiǎn)稱法），符號(hào)為“F”F”。 常用單位：微法（常用單位：微法（FF）、皮法（）、皮法（pFpF）。）。 1F = 101F = 10-6 -6F F，1 pF1 pF =10 =10-12-12F F。 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 5）計(jì)算式：

5、）計(jì)算式：UQUUQQUQC+靜電計(jì) 靜電計(jì)是在驗(yàn)電器的基礎(chǔ)上制成的，用來測(cè)量導(dǎo)體間的電勢(shì)差，從指針的偏轉(zhuǎn)角度就可以知道兩個(gè)導(dǎo)體間的電勢(shì)差。在在Q Q和和S S不變時(shí)，不變時(shí)，d d減小，減小，U U減小。由減小。由C=Q/UC=Q/U知：知：C C增大。增大。d則引力則引力F，容量容量C+靜電計(jì) 在在Q Q和和d d不變時(shí)，不變時(shí)，S S越小，越小，U U越越大。由大。由C=Q/UC=Q/U可知：可知：C C越小。越小。S相相當(dāng)于當(dāng)于r，引力引力F，故故C+靜電計(jì) 在在Q Q、 d d和和S S不變時(shí)，插入不變時(shí)，插入電介質(zhì)（電介質(zhì)（ r r增大），增大），U U減小。由減小。由C=Q/UC

6、=Q/U知：知：C C增大。增大。 介質(zhì)介質(zhì)插入平插入平行板電行板電容器兩容器兩極中后，極中后，使正負(fù)使正負(fù)極板中極板中的電荷的電荷更加不更加不易相向易相向運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)而中和，中和，從而從而CC。（6 6）決定式：）決定式：dkSCr4（平行板電容器） r相對(duì)介電常數(shù)；k=9.0109Nm2/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(duì)位置及板間的電介質(zhì)。3 3、常用電容器：、常用電容器：（1 1）按構(gòu)）按構(gòu) 造分造分: :固定電容器：固定電容器：C C不可變（符號(hào)為不可變（符號(hào)為 ） 可變電容器：可變電容器：C C可改變（符號(hào)為可改變（符號(hào)為 ）半可變電容器：半可變電容器：C C

7、只能作微小改變只能作微小改變（2 2）按介）按介 質(zhì)分：質(zhì)分：紙介電容器：容量大，價(jià)格低，體積??； 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 4、電容器的重要指標(biāo)：電容及額定電壓。、電容器的重要指標(biāo)：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??；有極性，易漏電。 （符號(hào)為： ）（2）擊穿電壓：加在電容器兩極上的極限電壓。擊穿電壓：加在電容器兩極上的極限電壓。（1 1）額定電壓：電容器長期工作所能承受的電壓。）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(jī)感應(yīng)起電機(jī)萊頓瓶萊頓瓶-

8、- 現(xiàn)在叫現(xiàn)在叫“電容器”小結(jié)：小結(jié)：1 1、電容器是電器中是一個(gè)不可缺少的關(guān)鍵元件之一。、電容器是電器中是一個(gè)不可缺少的關(guān)鍵元件之一。2 2、任何兩個(gè)相近又彼此絕緣的導(dǎo)體均可認(rèn)為是一個(gè)電、任何兩個(gè)相近又彼此絕緣的導(dǎo)體均可認(rèn)為是一個(gè)電 容器容器（如一段雙股塑料電線，兩股平行的輸電線等），其，其 容量容量電容的大小只跟電容器自身的構(gòu)造（電容的大小只跟電容器自身的構(gòu)造（S S、d d 、 r r）有關(guān)，而與）有關(guān)，而與Q Q、U U無關(guān)。無關(guān)。3 3、利用公式、利用公式C =C =r rS S4kd4kd，C = QC = QU U，E = UE = Ud d，可，可 以判斷電容器的帶電量以判斷電

9、容器的帶電量Q Q、兩極板間電勢(shì)差、兩極板間電勢(shì)差U U、兩極、兩極 板間場(chǎng)強(qiáng)板間場(chǎng)強(qiáng)E E的變化。的變化。(Q= (Q= r rS SU U 4kd ; U=4kQd4kd ; U=4kQd / /r rS; E=4kQ/ S; E=4kQ/ r rS S) )4 4、電容的串聯(lián)：、電容的串聯(lián)：1/C=1/C1/C=1/C1 1+1/C+1/C2 2+1/C+1/C3 3 電容的并聯(lián)：電容的并聯(lián)：C=CC=C1 1+C+C2 2+C+C3 3+1 1、某電容、某電容C=20PFC=20PF，那么用國際單位表示，它的電容，那么用國際單位表示，它的電容 為為_F_F 2 21010-11-11練

10、習(xí)鞏固：練習(xí)鞏固：2 2、兩個(gè)電容器電量之比為、兩個(gè)電容器電量之比為2 2：1 1，電壓之比為，電壓之比為1 1：2 2， 則則 它們的電容之比為它們的電容之比為_ _ 。 4:13 3、對(duì)于一個(gè)確定的電容器的電容正確的理解是：（、對(duì)于一個(gè)確定的電容器的電容正確的理解是：（ ） A A電容與帶電量成比。電容與帶電量成比。 B B 電容與電勢(shì)差成反比。電容與電勢(shì)差成反比。 C C電容器帶電量越大時(shí)，電容越大。電容器帶電量越大時(shí)，電容越大。 D D對(duì)確定的電容器，每板帶電量增加，兩板間電勢(shì)對(duì)確定的電容器，每板帶電量增加，兩板間電勢(shì) 差必增加。差必增加。D4 4、關(guān)于電容器的電容，下列說法正確的是：

11、（、關(guān)于電容器的電容，下列說法正確的是：（ ） A.A.電容器所帶的電荷越多，電容就越大電容器所帶的電荷越多，電容就越大 B.B.電容器兩極板間電壓越高，電容就越大電容器兩極板間電壓越高，電容就越大 C.C.電容器所帶電荷增加一倍，則兩極間的電壓也一電容器所帶電荷增加一倍，則兩極間的電壓也一 定增加一倍定增加一倍 D.D.電容表征電容器容納電荷的本領(lǐng)的物理量電容表征電容器容納電荷的本領(lǐng)的物理量CD5 5、有一正充電的平行板電容器，若使它的電荷量減少、有一正充電的平行板電容器，若使它的電荷量減少 3 31010-4 -4C C，其電壓降為原來的三分之一，則，其電壓降為原來的三分之一，則: :（

12、）A A、電容器原來的帶電量可能是、電容器原來的帶電量可能是9 91010-4 -4C C B B、電容器原來的帶電量為、電容器原來的帶電量為4.54.51010-4 -4C C C C、電容器原來的電壓可能為、電容器原來的電壓可能為1V1VD D、電容器原來的電壓可能為、電容器原來的電壓可能為1 11010-4 -4V VBCD6 6、下列說法中正確的是、下列說法中正確的是: :（ ） A A、平行板電容器一板帶電、平行板電容器一板帶電Q Q，另一板帶電，另一板帶電Q Q， 則此電容器不帶電。則此電容器不帶電。 B B、由公式、由公式C=Q/U C=Q/U 可知，電容器的電容隨帶電量可知，電

13、容器的電容隨帶電量Q Q的的 增加而變大。增加而變大。 C C、平行板電容器保持帶電量不變而增大板距時(shí)，兩、平行板電容器保持帶電量不變而增大板距時(shí)，兩 板間電壓要減小。板間電壓要減小。 D D、電容器的帶電量與兩極板間的電勢(shì)差成正比。、電容器的帶電量與兩極板間的電勢(shì)差成正比。7 7、兩塊平行金屬板帶等量異量電荷，要使兩板間的電、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(chǎng)強(qiáng)度減半，應(yīng)使（壓加倍，而板間的電場(chǎng)強(qiáng)度減半，應(yīng)使（ ）A A、兩板的電荷量加倍，而距離變?yōu)樵瓉淼?、兩板的電荷量加倍，而距離變?yōu)樵瓉淼? 4倍倍B B、兩板的電荷量加倍，而距離變?yōu)樵瓉淼摹砂宓碾姾闪考颖?/p>

14、，而距離變?yōu)樵瓉淼? 2倍倍C C、兩板的電荷量減半，而距離變?yōu)樵瓉淼?、兩板的電荷量減半，而距離變?yōu)樵瓉淼? 4倍倍D D、兩板的電荷量減半，而距離變?yōu)樵瓉淼?、兩板的電荷量減半，而距離變?yōu)樵瓉淼? 2倍倍C8 8、用兩節(jié)相同的電池給兩個(gè)電容器、用兩節(jié)相同的電池給兩個(gè)電容器C C1 1和和C C2 2充電，已充電，已 知知C C1 1C C2 2，當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，兩電容器的電勢(shì)，當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，兩電容器的電勢(shì) 差分別為差分別為U U1 1和和U U2 2，帶電量分別為帶電量分別為Q Q1 1和和Q Q2 2，則：則： （ ） A AU U1 1U U2 2 B BU U1 1=U=U2 2

15、CQ1=Q2 DQ1Q2 BD9 9、某平行板電容器的電容為、某平行板電容器的電容為C C，帶電荷量為，帶電荷量為Q Q，相距為，相距為 d d，今在板間中點(diǎn)放一個(gè)電荷量為，今在板間中點(diǎn)放一個(gè)電荷量為q q的點(diǎn)電荷，則它的點(diǎn)電荷，則它 受到的電場(chǎng)力的大小為（受到的電場(chǎng)力的大小為（ ） A A、 B B、 C C、 D D、 2dkQq22dkQq4CdQqCdQq2C1010、對(duì)于給定的電容器，在描述電容量、對(duì)于給定的電容器，在描述電容量C C、帶電量、帶電量Q Q、兩兩 板間電勢(shì)差板間電勢(shì)差U U的相互關(guān)系中，下列圖的相互關(guān)系中，下列圖1 11616中正確的中正確的 是：是：( ( ) )A

16、CED1111、在下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，平行板電容器的極板、在下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，平行板電容器的極板A A 與一個(gè)靈敏的靜電計(jì)相接，極板與一個(gè)靈敏的靜電計(jì)相接，極板B B接地，若極板接地，若極板B B稍稍 向上移動(dòng)一點(diǎn)，由觀察到的指針變化做出平行板電向上移動(dòng)一點(diǎn)，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：（容器電容變小的依據(jù)是：（ ） A A、兩極板間的電壓不變，極板上的電荷量變小、兩極板間的電壓不變，極板上的電荷量變小 B B、兩極板間的電壓不變，極板上的電荷量變大、兩極板間的電壓不變，極板上的電荷量變大 C C、極板上電荷量幾乎不變，兩極板間電壓變小、極板上電荷量幾乎不變，兩

17、極板間電壓變小 D D、極板上電荷量幾乎不變，兩極板間電壓變大、極板上電荷量幾乎不變，兩極板間電壓變大A1212、平行板電容器充電后與電源斷開，負(fù)極板接地，在、平行板電容器充電后與電源斷開，負(fù)極板接地，在 兩板間有一正電荷（電荷量很少）固定在兩板間有一正電荷（電荷量很少）固定在P P點(diǎn)，如點(diǎn)，如 圖所示，以圖所示，以U U表示電容兩極板間的電壓，表示電容兩極板間的電壓，E E表示兩極表示兩極 板間的場(chǎng)強(qiáng)，板間的場(chǎng)強(qiáng)，E Ep p表示正電荷在表示正電荷在P P點(diǎn)的電勢(shì)能，若保點(diǎn)的電勢(shì)能，若保 持負(fù)極板不動(dòng)，而將正極板移至圖中虛線所示的位持負(fù)極板不動(dòng)，而將正極板移至圖中虛線所示的位 置，則（置，則

18、（ ）A A、U U變大，變大， E Ep p不變不變 B B、E E變大，變大， E Ep p不變不變C C、U U變小，變小， E Ep p變大變大 D D、U U不變，不變， E Ep p不變不變解：由解：由U=4kQd/U=4kQd/r rS S及及 E=4kQ/ E=4kQ/ r rS S可知：可知：d d增大，則增大，則U U增大增大 而而E E不變；不變；E Ep p= q= qp p=qEd=qEd1 1 也不變。也不變。1313、如圖所示，、如圖所示， C C1 1和和 C C2 2是兩個(gè)相同的平行板電容器，是兩個(gè)相同的平行板電容器，帶帶 有相等的電荷量，用導(dǎo)線連接如圖。今在電容器有相等的電荷量，用導(dǎo)線連接如圖。今在電容器 C C1 1 的兩極板間插入一塊電介質(zhì)，在電介質(zhì)插入的過程的兩極板間插入一塊電介質(zhì)，在電介