第04讲 电容器的电容（同步课件）-【上好课】高二物理同步精品课堂（人教版2019必修第三册）

§4 电容器的电容 人教版(2019)必修 第三册 第十章 静电场中的能量 贰 电容器 叁 电容 肆 常用电容器 目 录 壹 新课引入 必修三 伍 课堂练习 新课引入 壹 水可以用容器储存起来，电荷也可以用一个“容器”储存起来。图中的元件就是这样的“容器”——电容器。那么，它内部的构造是怎样的？它是怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？ 电容器 思考与讨论： 电容器 贰 1.定义：任何两个彼此绝缘且又相隔很近的导体就构成了一个电容器。 2.构造：两个互相靠近彼此绝缘的导体。 3.作用：存储电荷(存储电能)。 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 十 十 十 十 十十 十 十十 十 十 十 十十 十 十 电容器充放电实验 4.电容器的充电： 将电容器两个极板带上等量异种电荷的过程，叫电容器的充电。 +++++ - - - - - 如图所示，充电时： (1)电表有短暂从左到右的电流； (2)电容器上极板带正电，下级板带负电； (3)极板间有从上到下的匀强电场； (4)充电时，电容器储存电场能； (5)充电完毕，电路中电流为零。 5.电容器的放电： 用导线将充电后的电容器两极接通，两极失去电荷的过程，叫电容器的放电。 +++++ - - - - - 如图所示，放电时： (1)电表有短暂从右到左的电流； (2)充电时，电容器储存电场能放出； (3)放电完毕，电场极板间电场为零； (4)放电完毕，极板所带电量为零； (5)放电完毕，电路中电流为零。 用传感器观察电容器的放电过程 思考1.在图中画一个竖立的狭长矩形，它的面积的物理意义是什么？ 根据图象的含义，因Q=It，所以竖直狭长矩形的面积表示为：在0.1s内电容器的放电量。 思考2.怎样根据 I-t 图像估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量？试着算一算。 算出每一个格子的面积，大于半格算一个，小于半格舍去，图象所包含的格子的面积为释放的电荷量。 电容 叁 电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系 实验结论： 实验表明，电容器的电荷量变为原来一半时，其两极板间的电势差也变为原来的一般。 精确实验表明，一个电容器所带的电量Q与两个极板间的电势差U的比值是不变的。不同电容器，这个比值一般是不同的，可见这个比值表征了电容器储存电荷的特性。 1.定义： 电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫电容器的电容. 2.公式： 3.单位： 法拉，简称法，符号F；常用单位微法(μF)和皮法(pF)； 当一个电容器带1C电量时，两极间电压是1V，那么这个电容器的电容就是1F 1F=106μF=1012pF 5.注意：电容器所带的电荷量Q是指一个极板所带电荷量的绝对值。 4.物理意义：描述电容器容纳电荷的本领。电容越大，表明在相同电势差情况下，电 容器所带的电荷越多。 电容器与水容器的基本类比 电容器 水容器 功能 储存电荷 储存水 储存量 电荷量Q 水量V 同一水容器： h=1cm V=1dm3 h=2cm V=2dm3 水容器截面积 同一电容器： 比值Q/U是定值 Q与U成正比 + + + + - - - - - - - Q 2Q U=1V U=2V 实验表明： 实验表明： 比值V/h是定值 V与h成正比 电容器的电容 17 h=1cm V=1dm3 h=1cm V=4dm3 不同的水容器： 不同的电容器： + + + + - - - - + + + + + + - - - - - - - - U=1V U=1V Q 2Q 实验表明：C越大，容纳电荷的本领越强 C与Q、U无关 实验表明：S越大，容纳水的本领越强 S与V、h无关 容纳储存水 容纳储存电荷 电荷量Q 水量V 电势差U 水位差h 横截面S 电容C 电容器 水容器 电容器与水容器的综合类比 6.击穿电压和额定电压： （1）加在电容器两极板上的电压不能超过某一个限度，超过这个限度，电介质将被击穿，这个电压称为击穿电压。 （2）电容器正常工作时两极板上的最大电压，称为额定电压。 额定电压比击穿电压低 外壳上标的电压是额定电压 探究影响平行板电容器电容的因素 7.平行板电容器的电容公式： 两极板间距离 两极板正对面积 静电力常量 介电常数 常用电容器 肆 1.聚苯乙烯电容器： 以聚苯乙烯薄膜为电介质，两层铝箔为极板. (1)符号： (2)样品： ＋ 2.电解电容器： 用铝箔做一个极板，以铝箔上很薄的一层氧化膜为电介质，用浸过电解液的纸做另一个极板。 (1)符号： (2)样品： 3.可变电容器： 两极由两组铝片组成，固定的一组铝片叫做定片；可以转动的一组铝片叫做动片;空气为电介质。 转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容相应变化。 (1)符号： (2)样品： 课堂练习 伍 1．有一个已充电的电容器，两极板之间的电压为5V，所带电荷量为，此电容器的电容是（    ） A． B． C． D． A 【答案】A 【详解】根据电容的定义式可知电容器的电容为故选A。 2．某电容器的外壳上标有“1000μF 80V”的字样, 该参数表明（　　） A．该电容器只有在电压为80V时电容才为1000μF B．当两端电压为 40V时，该电容器的电容为500μF C．该电容器两端电压超过80V时，电容器会立刻被击穿 D．当给该电容器两端加上80V电压时，电容器所带的电荷量为8×10-2C D 【答案】D 【详解】AB. 电容器的电容决定式电容器的电容由电容器本身决定，与所加电压无关，故AB错误； C. 电容器上标的是电容器的额定电压，而击穿电压都要大于额定电压，当电容器电压超过击穿电压时，电容器会立刻被击穿，而大于80V的电压未必超过击穿电压，故C错误； D. 由公式当给该电容器两端加上80V电压时，电容器所带的电荷量为，故D正确。故选D。 3．某种电容器的电容为C，当极板上所带电量为Q时，两极板间的电势差为U，当极板上所带电量为3Q时，下列说法正确的是（　　） A．电容器的电容为3C B．电容器的电容为C C．电容器两极板间的电势差为U D．电容器两极板间的电势差为0 B 【答案】B 【详解】AB．电容器的电容由电容器本身性质决定，与极板所带电荷量及两极板间的电势差无关，所以当极板上所带电量为3Q时，电容器的电容仍为C，选项A错误，B正确； CD．当极板上所带电量为Q时，有则当极板上所带电量为3Q时，有可得电容器两极板间的电势差为选项CD错误。故选B。 4．平行板电容器的电容与极板的正对面积S、极板间距离的关系为（为相对介电常数，为静电力常量）。如图所示为研究影响平行板电容器电容大小的因素实验过程示意图，保持极板上的电荷量和极板的正对面积S不变，当增大时（　　） A．极板间电势差减小 B．电容器的电容增大 C．极板间电场强度增大 D．电容器储存的电势能增大 D 【答案】D 【详解】A．根据电容的定义式有由题意有解得可知，当增大时，极板间电势差增大，故A错误； B．根据可知，当增大时，电容器的电容减小，故B错误； C．结合上述可以解得可知，当增大时，极板间电场强度不变，故C错误； D．当增大时，极板上电荷之间的电场力做负功，电容器储存的电势能增大，故D正确。故选D。 5．如图所示，一平行板电容器与电源保持连接，其负极板接地并固定。如图所示，一带电小液滴恰好静止于P点。下列说法正确的是（　　） A．小液滴带正电 B．若仅将上极板向上移动一小段距离，小液滴依然保持静止 C．若仅将上极板向上移动一小段距离，小液滴将向下运动 D．若仅将上极板向下移动一小段距离，P点电势降低 C 【答案】C 【详解】A．一带电小液滴恰好静止于P点，小液滴受到竖直向上的电场力，与电场强度的方向相反，即小液滴带负电，故A错误； BC．平行板电容器与电源保持连接，U不变，仅将上极板向上移动一小段距离，根据 可知电场强度减小，小液滴受到电场力减小将向下运动，故B错误，C正确； D．仅将上极板向下移动一小段距离，根据可知电场强度增大，设P距下极板距离为x， 根据可知 P点的电势升高，故D错误。故选C。 谢谢观看 Lavf58.12.100 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.33 Lavf58.12.100 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$