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1、四川省四川省2013级级 201417日日1.6 电容器和电容一一、电容器电容器 电容器是电气设备中的一种重要元件。很多电路电容器是电气设备中的一种重要元件。很多电路中都离不开电容器。中都离不开电容器。-电容器是储存电荷的装置电容器是储存电荷的装置.电容器的应用电容器的应用:绝绝缘缘介介质质一、电容器一、电容器3 3 电容器的作用：容纳电荷，好象是一个可以容纳电电容器的作用：容纳电荷，好象是一个可以容纳电荷的容器。同时也储存了能量。荷的容器。同时也储存了能量。任何两个任何两个彼此绝缘彼此绝缘又相隔很近的又相隔很近的导体导体都可以构都可以构成电容器。成电容器。1.1.定义定义:2.2.平行板电容
2、器平行板电容器 在两个正对的平行金属在两个正对的平行金属板中间夹上一层板中间夹上一层绝缘物质绝缘物质(电电介质介质)最简单的电容器。最简单的电容器。在电路中的符号：在电路中的符号：4.4.电容器带电的特点电容器带电的特点:两极板带等量异种电荷两极板带等量异种电荷,电荷分布电荷分布在两极板相对的在两极板相对的内侧内侧。电介质：可以是气体（空气）、液体或固体电介质：可以是气体（空气）、液体或固体1 充电：特点：特点：QQE U 使电容器两极板带上使电容器两极板带上等量异种等量异种电荷的过程。电荷的过程。（1 1）电荷电荷逐渐逐渐向两极板积累向两极板积累,电容器的带电量电容器的带电量Q Q逐渐增大。
3、逐渐增大。二、电容器的充电和放电过程二、电容器的充电和放电过程 电容器的带电量电容器的带电量Q Q：每个极板上所带电量的绝对值。：每个极板上所带电量的绝对值。（3 3）板间电场强度）板间电场强度E E增大；板间电压增大；板间电压U U增大增大,直到等于电直到等于电源电压。源电压。（2 2）电路中有短暂的充电电流）电路中有短暂的充电电流,电流方向电流方向流入正极板流入正极板,流出负极板流出负极板在充电过程中在充电过程中（4 4）从能量转化的角度看）从能量转化的角度看：电能电能电场能电场能2 放电：特点：特点：QQE U已经充电的电容器两极板上已经充电的电容器两极板上电荷的电荷的中和中和过程，叫放
4、电。过程，叫放电。放电过程中放电过程中（1 1）电路中有）电路中有短暂短暂的放电电流的放电电流,电流方向从正极板流出。电流方向从正极板流出。（2 2）两极板间的电量）两极板间的电量Q Q减小减小,电场强度电场强度E E减小减小,电势差电势差U U减减小小,直到直到I I、Q Q、E E、U U为零。为零。（3 3）从能量转化的角度看）从能量转化的角度看：电场能电场能电能电能 QQE U QQE U【注意】【注意】当电容器带电量发生改变时，电路中有电流；当电容器带电量发生改变时，电路中有电流；稳定后电路中无电流，因为两极板绝缘，电流通不过。稳定后电路中无电流，因为两极板绝缘，电流通不过。小结：小
5、结：（1 1）充电）充电 带电量带电量 Q Q 增加，板间电压增加，板间电压U U 增加，板间场强增加，板间场强 E E 增加，增加，电能电能电场能电场能（2 2）放电）放电 带电量带电量 Q Q 减少，板间电压减少，板间电压U U 减小，板间场强减小，板间场强 E E 减小，减小，电场能电场能电能电能 电容器可以容纳电荷，不同电容器储存电荷的本领电容器可以容纳电荷，不同电容器储存电荷的本领不同，用什么物理量来描述电容器容纳电荷的本领呢？不同，用什么物理量来描述电容器容纳电荷的本领呢？圆柱型水杯容器的储水问题圆柱型水杯容器的储水问题:hhABC1.1.水位每升高水位每升高h h，试比较，试比较
6、A A、B B、C C的储水量的储水量2.2.哪个储水本领大？哪个储水本领大？如何反映其储水本领？如何反映其储水本领？+Q-QU【实验表明实验表明】当某一电容器带电时，当某一电容器带电时，Q/UQ/U是个常量。是个常量。电量：电量：Q 充电后的电容器两极板间有电势差充电后的电容器两极板间有电势差U U，U U的大小跟的大小跟电容器所带的电荷量电容器所带的电荷量Q Q有关有关3Q3Q3U3U2Q2Q2U2U电压：电压：U U电容器储电问题电容器储电问题:不同电容器这个比值一般不同电容器这个比值一般不同，可见这个比值是表征电不同，可见这个比值是表征电容器本身的一种特性容器本身的一种特性.这个比值越
7、大的电容器，板间电这个比值越大的电容器，板间电压每升高压每升高1V，所能容纳的电荷越多，所能容纳的电荷越多，表明电容器容纳电荷的本领越强。表明电容器容纳电荷的本领越强。1 1、定义：电容器所带电量、定义：电容器所带电量 Q Q 与电容器两极板间电势差与电容器两极板间电势差U U 的比值，叫电容器的电容的比值，叫电容器的电容C C。即：即：2 2、电容器的电容大小由本身结构决定，与、电容器的电容大小由本身结构决定，与Q Q、U U 无关无关.3 3、单位：、单位：F 1F=1C/V 1F=10F 1F=1C/V 1F=106 6F=10F=101212pFpF4 4、物理意义：描述电容器容纳电荷
8、的本领。、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。容器所带的电荷越多。三、电容三、电容6 6、公式也可写成：、公式也可写成：Q QC CU U Q Q=U U=Q QC CU U=5 5、电容在数值上等于使两极板间的电势差增加、电容在数值上等于使两极板间的电势差增加1V1V时，所时，所需要的电荷量。需要的电荷量。击穿电压击穿电压:对某一个电容器，所带电量越多，电容器的板间电对某一个电容器，所带电量越多，电容器的板间电压越大。压越大。额定电压额定电压:电容器正常工作时的电压。电容器正常工作时的电压。电容器的击
9、穿电压和额定电压电容器的击穿电压和额定电压 额定电压低于击穿电压额定电压低于击穿电压 加在电容器两极板的电压超过某一极限加在电容器两极板的电压超过某一极限,电介质将被电介质将被击穿击穿,从而损坏电容器从而损坏电容器,这个极限电压叫做击穿电压。这个极限电压叫做击穿电压。1 1下图为电容器下图为电容器C C与电压与电压U U的电源连接成的电路当的电源连接成的电路当电键电键K K与与1 1接通，电容器接通，电容器A A板带板带_电，电，B B板带板带_电，这电，这一过程称电容器的一过程称电容器的_电路稳定后，两板间的电势差电路稳定后，两板间的电势差为为_当当K K与与2 2接通，流过导体接通，流过导
10、体acbacb的电流方向为的电流方向为_，这就是电容器的，这就是电容器的_ _ 过程过程习题习题 2 2、下列说法中正确的是（、下列说法中正确的是（）A A、电容器所带的电荷越多，电容就越大、电容器所带的电荷越多，电容就越大B B、电容器两极板间电压越高，电容就越大、电容器两极板间电压越高，电容就越大C C、电容器所带电荷增加一倍，则两极间的电压也一定增、电容器所带电荷增加一倍，则两极间的电压也一定增加一倍加一倍D D、电容是表征电容器容纳电荷的本领的物理量、电容是表征电容器容纳电荷的本领的物理量E E、平行板电容器一板带电、平行板电容器一板带电Q Q，另一板带电，另一板带电Q Q，则此电，则
11、此电容器不带电容器不带电CDCD 3 3有一电容器，带电量为有一电容器，带电量为1.0101.010-5-5C C，两板间电压为，两板间电压为200V200V，如果使它的带电量再增加，如果使它的带电量再增加1.0101.010-6-6C C，这时它的电，这时它的电容是容是_F_F，两板间电压是，两板间电压是_V_V4 4一个电容器当带电量为一个电容器当带电量为Q Q时，板间电势差为时，板间电势差为U U，当它，当它的电量减少的电量减少310310-6-6C C时，板间电势差降低时，板间电势差降低2102102 2V V，此电，此电容器的电容为容器的电容为_ F_ F1.5101.5102 2
12、2202205105108 8四、平行板电容器的电容四、平行板电容器的电容1.1.静电计的作用静电计的作用 静电计是在验电器的基础上静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量电势差。制成的，用来测量电势差。实验探究：平行板电实验探究：平行板电容器的电容大小与哪容器的电容大小与哪些因素有关？些因素有关？把它的金属球跟一个导体相把它的金属球跟一个导体相连接，把它的金属外壳跟另一个连接，把它的金属外壳跟另一个导体连接（或者同时接地），从导体连接（或者同时接地），从指针的偏转角就可以测出两个导指针的偏转角就可以测出两个导体间的电势差。体间的电势差。三平行板电容器的电容三平行板电容器的电容实验原理：实验原
13、理：静电计在实验中的作用：反映两极板之间的电压，电压静电计在实验中的作用：反映两极板之间的电压，电压越大，静电计的指针偏转的角度就越大。越大，静电计的指针偏转的角度就越大。模拟实验分析模拟实验分析实验设计及过程：实验设计及过程：Q QC CU U=2 S保持不变时，保持不变时，d越大，越大，静电计偏转的角度就越大，静电计偏转的角度就越大，C C越小越小1 d 保持不变时，保持不变时，S越大，越大，静电计偏转的角度就越小，静电计偏转的角度就越小，C C越大越大3 d、S保持不变，保持不变，插入介质，插入介质，静电计偏转的角度就越小，静电计偏转的角度就越小，C C越大越大Q Q保持不变保持不变实验
14、公式实验公式KdSCpe4=介电常数（介电常数（1）与电介质的性质有与电介质的性质有 关关。S 正对面积正对面积d 两板间距离两板间距离k 静电常量静电常量实验仪器实验仪器介电常数（介电常数（1）与电介质的性质有与电介质的性质有 关关。1 1如图所示，用静电计测量电容器两板间的电势如图所示，用静电计测量电容器两板间的电势差，不改变两板的带电量，把差，不改变两板的带电量，把A A板向右移，静电计板向右移，静电计指针偏角将指针偏角将_；把；把A A板竖直向下移，静电计板竖直向下移，静电计指针偏角将指针偏角将_；把；把ABAB板间插入一块电介质，板间插入一块电介质，静电计指针偏角将静电计指针偏角将_
15、练习练习减小减小减小减小增大增大2 2、在下图所示的实验装置中，平行板电容器的极板、在下图所示的实验装置中，平行板电容器的极板A A与一与一个灵敏的静电计相接，极板个灵敏的静电计相接，极板B B接地，若极板接地，若极板B B稍向上移动一稍向上移动一点，由观察到的指针变化做出平行板电容器电容变小的依点，由观察到的指针变化做出平行板电容器电容变小的依据是（据是（）A A、两极板间的电压不变，极板上的电荷量变小、两极板间的电压不变，极板上的电荷量变小B B、两极板间的电压不变，极板上的电荷量变大、两极板间的电压不变，极板上的电荷量变大C C、极板上电荷量几乎不变，两极板间电压变小、极板上电荷量几乎不
16、变，两极板间电压变小D D、极板上电荷量几乎不变，两极板间电压变大、极板上电荷量几乎不变，两极板间电压变大 D D(2)(2)增大两极板间的距离增大两极板间的距离d,d,(1)(1)减小两极板的正对面积减小两极板的正对面积S S，(3)(3)在两极板间插入电介质，在两极板间插入电介质，2.2.用静电计研究平行板电容器的电容与哪些因素有关用静电计研究平行板电容器的电容与哪些因素有关.电荷量电荷量Q Q不改变：不改变：实验原理：实验原理：Q QC CU U=由由C=Q/UC=Q/U得得结论结论:S:S减小减小,电容器的电容电容器的电容C C减小；减小；发现电势差发现电势差U U增大增大.发现电势差发现电势差U U增大增大.由由C=Q/UC=Q/U得得结论结论:d:d增大增大,电容器的电容电容器的电容C C减小；减小；发现电势差发现电势差U U减小减小.由由C=Q/UC=Q/U得得结论结论:插入电介质插入电介质,电容器的电容电容器的电容C C增大。增大。