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1、第八课时电容器问题的动态分析本讲稿第一页，共十四页电容器的充电电容器的充电(放电放电)当电容器充电当电容器充电(放电放电放电放电)结束结束,电容器所在电路中无电流电容器所在电路中无电流,电容电容器两板间电压器两板间电压(等于零等于零)与电源电压相等与电源电压相等与电源电压相等与电源电压相等.有电流有电流有电流有电流,电流方向流入电流方向流入(出出出出)电容器正极板电容器正极板,电流强度由大电流强度由大电流强度由大电流强度由大变小变小变小变小;电容器所带电量增加电容器所带电量增加电容器所带电量增加电容器所带电量增加(减少减少););电容器两极板电压升高电容器两极板电压升高电容器两极板电压升高电容
2、器两极板电压升高(降低降低降低降低););););电容器中匀强电场的场强增大电容器中匀强电场的场强增大(减小减小减小减小););););电源的化学能转化为电容器中匀强电场的电场能电源的化学能转化为电容器中匀强电场的电场能.(.(.(.(匀强匀强电场的电场能转化为其它形式的能电场的电场能转化为其它形式的能.).).).)专题一专题一 理解电容器的理解电容器的充电和放电过程及其特点充电和放电过程及其特点放电过程实际是正、负电荷中和的过程.本讲稿第二页，共十四页例例1 1S S闭合的瞬间和平行板电容闭合的瞬间和平行板电容器充电稳定后增大两极板距离的器充电稳定后增大两极板距离的过程中，对电阻过程中，对
3、电阻R R来说，有无电来说，有无电流通过，如果有，方向怎样流通过，如果有，方向怎样?ABRSC解析解析:过程一。过程一。电源给电容器充电电源给电容器充电,R R上有从上有从A A到到到到B B的电流的电流,当当电容器的电压等于电源电压时电容器的电压等于电源电压时,充电结束充电结束,电容器的上、电容器的上、下极板带等量正、负电荷。下极板带等量正、负电荷。过程二过程二过程二过程二:当增大两板距离时当增大两板距离时当增大两板距离时当增大两板距离时,电容器的电容减小；当电路稳定电容器的电容减小；当电路稳定电容器的电容减小；当电路稳定电容器的电容减小；当电路稳定后后后后,电容器的电压跟电源的电压相等电容
4、器的电压跟电源的电压相等,说明电容器的电量说明电容器的电量说明电容器的电量说明电容器的电量减小减小减小减小,因此在增大两极板距离的过程中因此在增大两极板距离的过程中因此在增大两极板距离的过程中因此在增大两极板距离的过程中,电容器放电电容器放电电容器放电电容器放电,R R R R上有上有从从B B B B到到到到A A的电流的电流.过程和状态分析是物理解题的生命线本讲稿第三页，共十四页专题二专题二 对电容器电容对电容器电容的两个公式的理解的两个公式的理解任意电容器电容的定义式任意电容器电容的定义式(度量式度量式).).平行板电容器电容的决定式平行板电容器电容的决定式(函数函数式式).).对一个确
5、定的电容器对一个确定的电容器对一个确定的电容器对一个确定的电容器,其电容已确定其电容已确定,不会随其带电量不会随其带电量不会随其带电量不会随其带电量和两板电压的改变而改变和两板电压的改变而改变和两板电压的改变而改变和两板电压的改变而改变.平行板电容器电容的大小由平行板电容器电容的大小由、s s s s和和和和d d d d共同决定共同决定.本讲稿第四页，共十四页例例1 1如图是描述对给定的电容器充电时电量如图是描述对给定的电容器充电时电量Q Q、电、电压压U U、电容、电容C C之间相互关系的图象，其中正确的有之间相互关系的图象，其中正确的有（）QCQOACUOBQUOCCODB C DB C
6、 D构构建建和和谐谐社社会会比值法定义物理量一览表比值法定义物理量一览表物理量的定义式即度量式（普适）物理量的决定式即函数式（特殊）本讲稿第五页，共十四页例例2 2有一充电的平行板电容器，两板间电压为有一充电的平行板电容器，两板间电压为3V3V，现使它的电量减少现使它的电量减少3103104 4 C C是电容器两极间电压降是电容器两极间电压降为原来的为原来的1/31/3此电容器的电容是此电容器的电容是_F_F，电容器原来，电容器原来的带电量是的带电量是_C_C，若电容器极板上的电量全，若电容器极板上的电量全部放掉，电容器的电容是部放掉，电容器的电容是_F._F.150150150150解析：解
7、析：解析：解析：当电压降为原来的当电压降为原来的当电压降为原来的当电压降为原来的1/31/31/31/3即为即为即为即为1V1V1V1V时时时时,电压的减小量为电压的减小量为电压的减小量为电压的减小量为2V2V2V2V电容器的电容是反映电容器本身容纳电荷本领的物理量，与电容器是否带电以及两板电压高低无关。公式C=Q/U=Q/U是任意电容器电容的度量式，注意区分状态量和过程量。4.5104.510-4-4本讲稿第六页，共十四页例例3 3平行金属板平行金属板A A、B B组成的电容器，充电后与静组成的电容器，充电后与静电计相连电计相连.要使静电计指针张角变大要使静电计指针张角变大 ，下列措施中，下
8、列措施中可行的是：（可行的是：（）A.A.将将A A板向上移动板向上移动 B.B.将将B B板向右移动板向右移动 C.C.将将A A、B B之间充满电介质之间充满电介质 D.D.将将A A板放走部分电荷板放走部分电荷A BA B解析：解析：解析：解析：ABC.ABC.ABC.ABC.电容器充电后与电源切断联系电容器充电后与电源切断联系,电量电量电量电量Q Q不变不变.D.D.C C C C不变不变讨论问题,先看常量,再看变量.AB(S S S S、d d d d)的变化的变化C C的变化的变化U U U U的变化的变化Q Q Q Q变小变小Q Q不变不变不变不变U U U U变小变小变小变小本
9、讲稿第七页，共十四页例例4 4把平行板电容器的两板分别和电源的正、负极相把平行板电容器的两板分别和电源的正、负极相接，两板相距接，两板相距d d，电源电压为，电源电压为U U，电容器电容为，电容器电容为C C。将电。将电键键K K闭合闭合 ，将，将A A板向上移，使板向上移，使A A、B B板间的距离为板间的距离为2d2d，通，通过电源的电量为多大？过电源的电量为多大？ABS解析：解析：解析：解析：过程一过程一:电源给电容器充电源给电容器充电源给电容器充电源给电容器充电电电电,电容器所带电量即通过电电容器所带电量即通过电源的电量为源的电量为U U不变不变、S S不变不变过程二过程二过程二过程二
10、:电容器放电过程中通过电源的电量为电容器放电过程中通过电源的电量为CU/2CU/2第二类问题第二类问题:平行板电容器充电后，继续保持电容器两极板与电池两极相连接，两板间的电压U保持不变。本讲稿第八页，共十四页专题三专题三 平行板电容器的动态分析平行板电容器的动态分析解题程序:1.1.1.1.写出上述前三个公式写出上述前三个公式写出上述前三个公式写出上述前三个公式;2.;2.;2.;2.先看常量，后看变量先看常量，后看变量先看常量，后看变量先看常量，后看变量;3,;3,;3,;3,在变量中先在变量中先在变量中先在变量中先看自变量，后看因变量看自变量，后看因变量看自变量，后看因变量看自变量，后看因
11、变量,进而确定函数关系进而确定函数关系进而确定函数关系进而确定函数关系;4.;4.;4.;4.先定性分析先定性分析先定性分析先定性分析,再定量计算再定量计算再定量计算再定量计算.第二类问题:平行板电容器充电后，继续保持电容器两极板平行板电容器充电后，继续保持电容器两极板与电池两极相连接，两板间的电压与电池两极相连接，两板间的电压U U U U保持不变。保持不变。保持不变。保持不变。物理依据任意电容任意电容任意电容任意电容器电容的器电容的器电容的器电容的度量式度量式度量式度量式平行板电容平行板电容器电容的决器电容的决定式定式匀强电场场匀强电场场匀强电场场匀强电场场强的度量式强的度量式强的度量式强
12、的度量式第一类问题:平行板电容器充电后，切断与电源的连接，电容平行板电容器充电后，切断与电源的连接，电容器的带电量器的带电量Q Q Q Q保持不变。保持不变。保持不变。保持不变。匀强电场场匀强电场场匀强电场场匀强电场场强的决定式强的决定式强的决定式强的决定式本讲稿第九页，共十四页例例1 1连接在电池两极上的平行板电容器，当两极连接在电池两极上的平行板电容器，当两极板间的距离减小时：（板间的距离减小时：（）A.A.电容器的电容电容器的电容C C变大变大 B.B.电容器极板的带电量电容器极板的带电量Q Q变大变大 C.C.电容器两极间的电势差电容器两极间的电势差U U变大变大 D.D.电容器两极板
13、间的电场强度电容器两极板间的电场强度E E变大变大A B D A B D、S S不变不变d d减小减小C C C C变大变大U U不变不变Q Q Q Q变大变大变大变大U U不不变变E E E E变大变大第二类问题第二类问题:U不变不变本讲稿第十页，共十四页例例2 2 2 2一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两极板间有一正电荷在两极板间有一正电荷(电量很小电量很小)固定在固定在固定在固定在P P P P点点点点.如图所示，用如图所示，用如图所示，用如图所示，用E E E E表示两极板间场强，表示两极板间场强，表示两极板间场强，表示两极板间
14、场强，U U表示电容器的电压，表示电容器的电压，表示电容器的电压，表示电容器的电压，E EP P P P表示正电荷在表示正电荷在表示正电荷在表示正电荷在P P点点的电势能，若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所的电势能，若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，则：（示的位置，则：（）A.UA.U变小，变小，E E E E不变不变不变不变 B.EB.E变大，变大，变大，变大，E E E EP P P P不变不变不变不变 C.UC.U变小，变小，变小，变小，E EP P不变不变 D.UD.UD.UD.U不变，不变，E EP P P P不变不变不变不变+PA CA C 电容器充电后与电源
15、断开，电量不变，根据匀强电场场强的决定式可知，电容器充电后与电源断开，电量不变，根据匀强电场场强的决定式可知，电容器充电后与电源断开，电量不变，根据匀强电场场强的决定式可知，电容器充电后与电源断开，电量不变，根据匀强电场场强的决定式可知，场强场强场强场强E E E E不变。场强不变。场强不变。场强不变。场强E E E E不变，不变，不变，不变，P P P P点到下极板间的距离不变，点到下极板间的距离不变，点到下极板间的距离不变，点到下极板间的距离不变，P P P P点与零势面的电点与零势面的电点与零势面的电点与零势面的电势差不变势差不变势差不变势差不变,把点电荷从把点电荷从把点电荷从把点电荷从
16、P P P P点移到零势面电场力所做的功不变点移到零势面电场力所做的功不变点移到零势面电场力所做的功不变点移到零势面电场力所做的功不变,故点电荷故点电荷故点电荷故点电荷在在在在P P P P点的电势能点的电势能点的电势能点的电势能E E E EP P P P不变不变不变不变d d减小减小、S S不变不变不变不变C C C C变大变大变大变大Q Q不变不变U U U U减小减小解析：解析：解析：解析：第一类问题第一类问题:Q不变，不变，E与与d无关。无关。本讲稿第十一页，共十四页例例例例3 3 3 3两块平行金属板带等量异号电荷，要使两板间的电压加两块平行金属板带等量异号电荷，要使两板间的电压加
17、两块平行金属板带等量异号电荷，要使两板间的电压加两块平行金属板带等量异号电荷，要使两板间的电压加倍，倍，倍，倍，而板间的电场强度减半，可采用的办法有：而板间的电场强度减半，可采用的办法有：而板间的电场强度减半，可采用的办法有：而板间的电场强度减半，可采用的办法有：A.A.两板的两板的两板的两板的电量加倍，而距离变为原来的电量加倍，而距离变为原来的电量加倍，而距离变为原来的电量加倍，而距离变为原来的4 4 4 4倍倍倍倍 （）B.B.两板的电量加倍，而距离变为原来的两板的电量加倍，而距离变为原来的2 2 2 2倍倍倍倍 C.C.C.C.两板的电量减半，而距离变为原来的两板的电量减半，而距离变为原
18、来的4 4 4 4倍倍倍倍 D.D.D.D.两板的电量减半，而距离变为原来的两板的电量减半，而距离变为原来的两板的电量减半，而距离变为原来的两板的电量减半，而距离变为原来的2 2倍倍C C、S S不变不变讨论平行板电容器的Q、U、C、E的动态变化,应该先看常量,后看变量,并且注意度量式和决定式物理意义的不同.理论根据本讲稿第十二页，共十四页专题四专题四 电容传感器电容传感器传感器是将所感受到的一种非电学物理量转换成便于检测的传感器是将所感受到的一种非电学物理量转换成便于检测的传感器是将所感受到的一种非电学物理量转换成便于检测的传感器是将所感受到的一种非电学物理量转换成便于检测的电学物理量的器件
19、。常用于检测和自动控制电学物理量的器件。常用于检测和自动控制电学物理量的器件。常用于检测和自动控制电学物理量的器件。常用于检测和自动控制.测角度测夜面高度测压力测位移本讲稿第十三页，共十四页例例例例1 1 1 1传感器是把非电学量传感器是把非电学量传感器是把非电学量传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等如速度、温度、压力等如速度、温度、压力等如速度、温度、压力等)的变化转换的变化转换的变化转换的变化转换成电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用成电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用成电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用成电学量变化的一种元件，在自动
20、控制中有着相当广泛的应用。如图所示是一种测定液面高度的电容式传感器的示意，金属。如图所示是一种测定液面高度的电容式传感器的示意，金属。如图所示是一种测定液面高度的电容式传感器的示意，金属。如图所示是一种测定液面高度的电容式传感器的示意，金属芯线与导电液体形成一个电容器，从电容芯线与导电液体形成一个电容器，从电容芯线与导电液体形成一个电容器，从电容芯线与导电液体形成一个电容器，从电容C C C C大小的变化就能大小的变化就能反映液面的升降情况，两者的关系是：（反映液面的升降情况，两者的关系是：（）A.CA.C增大表示增大表示增大表示增大表示h h h h增大增大 B.CB.CB.CB.C增大表示增大表示增大表示增大表示h h减小减小 C.CC.C减小表示减小表示减小表示减小表示h h h h减小减小 D.CD.C减小表示减小表示减小表示减小表示h h增大增大增大增大A CA C导电液体导电液体导电液体导电液体金属芯线金属芯线金属芯线金属芯线电电电电解解解解质质质质hh h h h增大增大增大增大S S S S增大增大增大增大正对面积正对面积正对面积正对面积意义意义意义意义、d d d d不变不变不变不变C C C C增大增大增大增大非电学量非电学量非电学量非电学量电学量电学量电学量电学量传感器传感器传感器传感器本讲稿第十四页，共十四页