江苏省高邮中学2015年高二物理竞赛系列讲座 第三讲 电容和电容器 课件+教案 （2份打包）

第三讲 电容器与静电场的能量 如图所示，用电池对电容器充电，电路a、b之间接有一灵敏电 流表，两极板间有一个电荷q处于静止状态．现将两极板的间距变大，则(　　) A．电荷将向上加速运动 B．电荷将向下加速运动 C．电流表中将有从a到b的电流 D．电流表中将有从b到a的电流 如图所示的电路中，开关S闭合一段时间后，下列说法中正确的是 (　　) A.将滑片N向右滑动时，电容器放电 B.将滑片N向右滑动时，电容器继续充电 C.将滑片M向上滑动时，电容器放电 D.将滑片M向上滑动时，电容器继续充电 如图所示，A、B为两块竖直放置的平行金属板，G是静电计，开关S合上后，静电计指针张开一个角度．下述做法可使指针张角增大的是(　　) A．使A、B两板靠近些 B．使A、B两板正对面积错开些 C．断开S后，使B板向左平移减小板间距 D．断开S后，使A、B板错位正对面积减小 平行板电容器 半径为R的孤立导体球的电容 同轴圆柱形电容器 同心球形电容器 电容器的连接 串联 并联 【例1】 【例2】 4.bin 6.bin 11.bin 9.bin 12.bin 13.bin 14.bin $$ 物理••学科竞赛校本课程 第三讲 电容器与电场的能量 江苏省高邮中学 李 巍 1电容器的电容 1.1电容器的电容 电容器是以电场能的形式储存电能的一种装置，与以化学能储存电能的蓄电池不同。 任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体，都可以看成是一个电容器，电容器所带电荷Q与它两板间电势差U的比值，叫做电容器的电容，记作C，即 电容的意义就是每单位电势差的带电量，显然C越大，电容器储电本领越强，而电容是电容器的固有属性，仅与两导体的形状、大小位置及其间电介质的种类有关，而与电容器的带电量无关。 电容器的电容有固定的、可变的和半可变的三类，按极片间所用的电介质，则有空气电容器、真空电容器、纸质电容器、陶瓷电容器、涤纶电容器、云母电容器、电解电容器等。 每个电容器的型号都标明两个重要数值：电容量和耐压值（即电容器所承受的最大电压，亦称击穿电压）。 1.2几种常用电容器的电容 ①平行板电容器 若两金属板平行放置，距离d很小，两板的正对面积为S、两极板间充满相对介电常数为的电介质，即构成平行板电容器。 设平行板电容器带电量为Q、则两极板间电势差 故电容 ②真空中半径为R的孤立导体球的电容 由公式可知，导体球的电势为： 因此孤立导体球的电容为地球半径很大，电容很大，容纳电荷的本领极强。 ③同轴圆柱形电容器 高H、半径的导体圆柱外，同轴地放置高也为H、内半径为 ＞的导体筒，当H时，便构成一个同轴圆柱形电容器。如果-，则可将它近似处理为平行板电容器，由公式可得其电容为 ④同心球形电容器 半径为的导体球（或球壳）和由半径为的导体球壳同心放置，便构成了同心球形电容器。 若同心球形电容器内、外球壳之间也充以介电常数为的电介质，内球壳带电量为Q，外球壳带 -Q电荷，则内、外球壳之间的电势差为 故电容　 　 　 　 　 　 　 当时，同心球形电容器便成为孤立导体（孤立导分是指在该导体周围没有其他导体或带电体，或者这些物体都接地）球形电容器，设，则其电容为 若孤立导体外无电介质，则，即。 【例1】如图1所示，两个竖直放置 的同轴导体薄圆筒，内筒半径为R，两筒间距为d，筒高为L，内筒通过一个未知电容的电容器与电动势U足够大的直流电源的正极连接，外筒与该电源的负极相连。在两筒之间有相距为h的A、B两点，其连线AB与竖直的筒中央轴平行。在A点有一质量为m、电量为-Q的带电粒子，它以的初速率运动，且方向垂直于由A点和筒中央轴构成的平面。为了使此带电粒子能够经过B点，试求所有可供选择的和值。 解：带电粒子从A点射出后，受到重力和筒间电场力的作用。重力竖直向下，使带电粒子在竖直方向作自由落体运动；电场力的方向在垂直筒中央轴的平面内，沿径向指向中央轴。为了使带电粒子能通过B点，要求它在垂直中央轴的平面内以R为半径作匀速圆周运动，这就要求电场力能提供适当的向心力，即对有一定要求。为了使带电粒子经过B点，还要求它从A点沿AB到达B点的时间刚好等于带电粒子作圆周运动所需时间的整数倍，亦即对圆周运动的速度有一定的要求。 带电粒