广东省佛山市顺德大良实验中学高中物理1.7 了解电容器 7页

‎1.7 了解电容器 ‎ ‎【引入】了解电容器 ‎1．电容器是一种很常用的电子元件,它可以用来 电荷。‎ 相机内的闪光灯装有容量很大的电容器 电容式键盘 ‎2．电容器有很多种类：电解式电容器，瓷介式电容器，可变电容器，固定电容器，．．．．．．‎ 我们本节主要研究和学习电容器是： 电容器，它是最简单的一种电容器，由两块正对而又相距很近的 组成的。（注：两极板间可以是真空，也可以填充电介质，在电路图中用“ ”表示。）‎ 平行板电容器 ‎【第一部分】电容器的主要用途：充放电功能 B A ‎1．充电过程：把电容器的两个极板分别与电源的两极相连，使两极板分别带上等量异种电荷的过程。‎ 如右图，将开关接到a端，电容器 ‎ ‎，负电荷向 极板（填“A”或“B”）移动。即：等效于正电荷向 极板（填“A”或“B”）移动，两极板间存在电场，从电源获得的电能储存在该 中，称为 。‎ ‎（注：真实情况下，正电荷是不移动的，只是负电子在移动）‎ ‎2．放电过程：把电容器的两个极板相连，使电容器两极板上的电荷发生 的过程。‎ 如右上图，将开关由a接到b端，原来充了电的电容器 ，负电荷由 极板向 极板（填“A”或“B”）移动。即：等效于正电荷由 极板向 极板（填“A”或“B”）移动。两极板间电场 ， 转化为其他形式的能。‎ ‎（注：电容器的电荷量Q：为每一块极板所带电荷量的 。）‎ ‎【第二部分】电容器的电容C：描述电容器容纳电荷能力 ‎1．电容的定义：电容器所带的 与两极板间的 的比值，用字母 表示。定义式：C= ‎ 在国际单位制中，电容C的单位是 ，实际中常用的单位还有 、 ，它们之间的换算关系是：‎1F= μF= PF。‎ 例1．（双）下列关于电容器和电容的说法中，正确的是（ ） ‎ A．根据可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，跟两板间的电压成反比；‎ B．无论电容器的电压如何变化（小于击穿电压且不为零），它的电荷量与电压的比值恒定不变；‎ C．用电源对平板电容器充电后，两极板不一定带有等量异种电荷；‎ D．电容器的电容是C表示电容器容纳电荷本领的物理量，其大小与加在两板上的电压U无关。‎ 例2：一平行板电容器的带电量Q=3×10‎-8C，两极板间的电压U=2V，则它的电容为_________F；如果将两板的带电量各减少一半，则两板电势差为____________V，电容器电容为____________F；若将两板的带电量减为零，则它的电容将为_____________F。‎ ‎【第三部分】决定电容C的因素 引入：电容器的电容C既然与极板上的电量Q和极板间的电压U都无关，那电容C到底由什么决定呢？‎ 学生猜想： ；‎ 1． 分析电容器的构造：（以平行板电容器为例）‎ ‎①两极板间有个距离d；‎ ‎②两极板的正对面积S；‎ ‎③两极板间除了是真空，有时可能插入不导电的介质（称为电介质）；‎ ‎2．如果改变以上构造，其电容是否改变？（模拟实验探究）‎ 说明:静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量（金属球与静电计的金属外壳之间）电压U。‎ ‎★当电压U大，指针偏角Ө也 ；当电压U小，指针偏角Ө也 ；‎ 实验装置 ‎★使用时，把它的金属球与一块极板相连，而它的金属外壳与另一块极板相连，则静电计上测出的电压实际上就是电容器两极板间的电压U。 （U大即指针Ө大，反之一样）‎ 控制变量法探究 步骤①：保持电量Q和两极板正对面积S不变，改变两极板间的距离d。‎ 当增大极板间的距离d时，指针偏转角度Ө越 ，说明电势差U越 ，电容C越 。‎ ‎（反之同理）‎ 步骤②：保持电量Q和两极板间的距离d不变，改变两极板的正对面积S。‎ 当增大两极板的正对面积S时，指针偏转角度Ө越 ，说明电势差U越 ，电容C越 。（反之同理）‎ 步骤③：保持电量Q、两极正对面积S和间距d不变，在平行板电容器插入电介质。‎ 当在两极间插入电介质时，指针偏转角度Ө越 ，说明电势差U越 ，电容越 。（反之同理）‎ ‎3．结论：平行板电容器的电容与两极板的正对面积S成 ，与两极板间的距离成 ，并与极板间插入的电介质有关。‎ ‎4．平行板电容器的电容构造式：C= ‎ 式中，字母r表示 ，k表示 ，S表示 ，‎ d表示 。‎ 注：真空中介电常数r=1，其他介质的介电常数均大于1。‎ 例3：（双）两极板间为真空的平行板电容器，两极板间相距d、正对面积为S，充以电荷量Q后，两极板间电压为U，为使电容器的电容加倍，可采用的办法是（ ）‎ A.将电压变为U/2 B.将带电量变为2Q C.将极板间的距离变为d/2 D.两极板间充满介电常数为2的电介质 ‎【作业】定义式：C=Q/U 和 构造式：C=结合应用 第一种情形 ：开关K一直处于接通状态下，改变电容器的构造d、S 、r时，电容器上的 不变， 会改变。（填“电量Q”或“电压U”）‎ C K U ‎①由C=知，当电容器的构造S 、r不变，增大d时，电容器的电容C （填“变大”或“变小”）；此时电压U不变，又由C=Q/U知，两极板间电量Q （填“变大”或“变小”）；再第5节中学过的公式（电场强度度E=U/d）知，场强E （填“变大”或“变小”）；‎ ‎②由C=知，当电容器的构造d、r不变，增大S时，电容器的电容C （填“变大”或“变小”）；此时电压U不变，又由C=Q/U知，两极板间电量Q （填“变大”或“变小”）；再第5节中学过的公式（电场强度度E=U/d）知，场强E （填“变大”、“不变”或“变小”）；‎ ‎③由C=知，当电容器的构造d、S不变，抽去电介质，即r 时，电容器的电容C （填“变大”或“变小”）； 此时电压U不变，又由C=Q/U知，两极板间电量Q （填“变大”或“变小”）；再第5节中学过的公式（电场强度度E=U/d）知，场强E （填“变大”、“不变”或“变小”）；‎ 第二种情形 ：开关K接通后待电容器充电完毕，再将开关K断开，改变电容器的构造d、S 、r时，电容器上的 不变， 会改变。（填“电量Q”或“电压U”）‎ C K U ‎①由C=知，当电容器的构造S 、r不变，增大d时，电容器的电容C （填“变大”或“变小”）；此时电量Q不变，又由C=Q/U知，两极板间电压U （填“变大”或“变小”）；再第5节中学过的公式（电场强度度E=U/d）知，场强E （填“变大”、“不变”或“变小”）；‎ ‎②由C=知，当电容器的构造d、r不变，增大S时，电容器的电容C （填“变大”或“变小”）；此时电量Q不变，又由C=Q/U知，两极板间电压U （填“变大”或“变小”）；再第5节中学过的公式（电场强度度E=U/d）知，场强E （填“变大”或“变小”）；‎ ‎③由C=知，当电容器的构造d、S不变，抽去电介质，即r 时，电容器的电容C （填“变大”或“变小”）； 此时电量Q不变，又由C=Q/U知，两极板间电压U （填“变大”或“变小”）；再第5节中学过的公式（电场强度度E=U/d）知，场强E （填“变大”或“变小”）；‎ 习题训练 U C ‎＋Q ‎－Q ‎1、平行板电容器充电后，继续保持电容器的两极板与电源相连时，如增大两板间距d，则( )‎ A.电容器的电容C变小;‎ B.板间电势差U不变 ;‎ C.电容器所带电量Q不变;‎ D.板间场强E不变 ‎2. 平行板电容器充电后，切断与电源的连接。在这种情况下，如增大d，则( )‎ U C ‎＋Q ‎－Q A. 板间电势差U不变 ;‎ B.板间电势差U变大 ;‎ C.电容器所带电量Q不变;‎ D.板间场强E变小 ‎ a G b ‎3．如图所示，将平行板电容器与电池组相连，两板间的带电尘埃恰好处于静止状态。若将两板缓慢地错开一些，其他条件不变，则 （ ）‎ ‎　A．电容器带电量不变 ‎　B．尘埃仍静止 ‎　C．检流计中有a→b的电流 ‎　D．检流计中有b→a的电流