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1、第七节第七节 电容器与电容电容器与电容第一章第一章 静电场静电场情景探究二情景探究二莱顿瓶莱顿瓶-存储电荷的装置也可称为也可称为“电容器”探究感应起电机的构造与工作原理探究感应起电机的构造与工作原理一.电容器 任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都可以构成电容器.在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质(电介质),就组成一个最简单的电容器,叫做平行板电容器作用作用:可以容纳电荷可以容纳电荷.1.电容器的构造:2.电容器的工作状态电容器的工作状态:充电：使电容器带电的过程充电：使电容器带电的过程,叫充电叫充电.电容器的每一个极板所带电量的绝对电容器的每一个极板所带电量的绝对值值,叫做电容器的带
2、电量叫做电容器的带电量.充电后充电后,两极板两极板间有电场存在间有电场存在,电容器从电源获得电能电容器从电源获得电能储存在电场中储存在电场中,因此充电的过程是电容因此充电的过程是电容器储存电能的过程器储存电能的过程.充电：使电容器带电的过程充电：使电容器带电的过程,叫充电叫充电.电容器的电容器的每一个极板所带电量的绝对值每一个极板所带电量的绝对值,叫做电容器的带叫做电容器的带电量电量.充电后充电后,两极板间有电场存在两极板间有电场存在,电容器从电源电容器从电源获得电能储存在电场中获得电能储存在电场中,因此充电的过程是电容因此充电的过程是电容器储存电能的过程器储存电能的过程.放电:使电容器两极板
3、上的电荷中和的过程.是电场能转化为其他能的过程3.电容器的带电量电容器的带电量 电容器所带的电荷量，是指每个极板电容器所带的电荷量，是指每个极板所带的电荷量所带的电荷量Q的绝对值的绝对值二.电容充电后的电容器的两极板间有电势差充电后的电容器的两极板间有电势差,这个电势差跟这个电势差跟电容器所带的电荷量有关电容器所带的电荷量有关 实验表明：电容器所带的电荷量实验表明：电容器所带的电荷量QQ与电容器两极板与电容器两极板间的电势差成正比，比值间的电势差成正比，比值Q/U Q/U 是一个常量。不同是一个常量。不同的电容器，这个比值一的电容器，这个比值一 般是不同的。般是不同的。这个比值表征了电容器储存
4、电荷的特性这个比值表征了电容器储存电荷的特性 1、定义：电容器所带的电荷量、定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板与电容器两极板间的电势差间的电势差U的比值，叫做电容器的电容，用的比值，叫做电容器的电容，用C来来表示。表示。2、电容器的电容在数值上等于两极板间的电势差、电容器的电容在数值上等于两极板间的电势差为为1V时电容器需带的电荷量。时电容器需带的电荷量。即即 C=Q/U思考1.电容器起了什么作用？储存电荷2.电容器可类比成什么呢?电容器 类比为容器（水杯）思考与讨论1.水杯存水的本领由什么来决定?水容器的容积(本身机构决定)2.如何表征大容器的储水本领大呢?电容器与水容器1cm1cm1
5、cm1cm横截面大的需要的水多横截面大的需要的水多s电量 QUC水量 mh对一个确定的电容器而言，电容是不变的，C与Q、U无关。对一个确定的水容器而言，水容是不变的，与m、h无关。思考与讨论那电容器储存电荷的本领如何表征呢？3、电容的物理意义：表征电容器容纳（储存）电荷、电容的物理意义：表征电容器容纳（储存）电荷本领的物理量。本领的物理量。4、单位：在国际单位制中电容的单位是法拉、单位：在国际单位制中电容的单位是法拉（F），常用单位还有微法（），常用单位还有微法（F）和皮法（）和皮法（pF）1F=106F=1012pF最简单的电容器是平行板电容器最简单的电容器是平行板电容器猜想：平行板电容器的
6、电容跟哪些因素有关？猜想：平行板电容器的电容跟哪些因素有关？两极板间的距离两极板间的距离d 两极板间的正对面积两极板间的正对面积S是否插入电介质或电介质的种类。是否插入电介质或电介质的种类。实实 验验 探探 究究1、平行板电容器的电容、平行板电容器的电容C跟介电常数跟介电常数成成 正比，跟正正比，跟正对面积对面积S正比，跟极板间的距离正比，跟极板间的距离d成反比。成反比。2、平行板电容器的电容公式：、平行板电容器的电容公式：C=S/4kd (式中式中k为静电力常量为静电力常量)三三.平行板电容器的电容平行板电容器的电容思考与讨论思考与讨论：平行板电容器充电后，继续保持：平行板电容器充电后，继续
7、保持电容器的两极板与电源相连接。在这种情况下，电容器的两极板与电源相连接。在这种情况下，如果增大两极板间的距离如果增大两极板间的距离d，那么，两极板间的，那么，两极板间的电势差电势差U、电容器所带的电量、电容器所带的电量Q、两极板间的场、两极板间的场强强E各如何变化？各如何变化？解析：平行板电容器充电后，继续保持电容器的两极板与解析：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接，其电势差恒等于电源电压，并保持不变。电源相连接，其电势差恒等于电源电压，并保持不变。C=S/4kdS/d E=U/d1/d Q=CU=US/4kdS/d保持两极板的不变的实验探究思考与讨论思考与讨论：平行板电
8、容器充电后，切平行板电容器充电后，切断与电源的连接。在这种情况下，如果增断与电源的连接。在这种情况下，如果增大大d，则，则U、Q、E各如何变化？各如何变化？解析：平行板电容器充电后，切断与电源的连接，电容解析：平行板电容器充电后，切断与电源的连接，电容器不存在充、放电的可能性，两极板上的带电量器不存在充、放电的可能性，两极板上的带电量Q始终始终不变。不变。C=S/4kdS/dU=Q/C=Q/（S/4kd）d/SE=U/d=Q/Cd=Q/（Sd/4kd）=kQ/S 1/S保持两极板的不变的实验探究本题的思路是：当本题的思路是：当d（或变化（或变化、S）发生变化，）发生变化，用用 C=S/4kd判
9、断判断C的变化，再用的变化，再用C=Q/U判断出判断出Q（或（或U）的变化，最后用）的变化，最后用 E=U/d=Q/Cd判断判断E的的变化。变化。比较比较、两类题型的解析过程，可以看到，两类题型的解析过程，可以看到，抓住抓住Q（或（或U）不变这个条件是一个关键。）不变这个条件是一个关键。3、平行板电容器充电后的两类典型情况：、平行板电容器充电后的两类典型情况：电容器始终连接在电源上，两极间的电压电容器始终连接在电源上，两极间的电压U保持保持不变。不变。电容器充电后，切断与电源的连接，电容器的带电容器充电后，切断与电源的连接，电容器的带电荷量电荷量Q保持不变。保持不变。电容器是一储能元件电容器是
10、一储能元件。纸质电容器纸质电容器陶瓷电容器陶瓷电容器电解电容器电解电容器钽电容器钽电容器可变电容器可变电容器展示各种电容器实物展示各种电容器实物四.常用电容器 请带着这样以下几个问题阅读课本第请带着这样以下几个问题阅读课本第31页常用页常用电容器部分内容。电容器部分内容。常用电容器，从构造上看，可以分为哪两类？常用电容器，从构造上看，可以分为哪两类？常用的固定电容器有哪些？常用的固定电容器有哪些？电解电容器与其它常用电容器相比有什么显著电解电容器与其它常用电容器相比有什么显著特征？特征？电容器常见的损坏原因是什么？电容器常见的损坏原因是什么？常用电容器可分为固定电容器和常用电容器可分为固定电容
11、器和可变电容器可变电容器。聚苯乙烯电容器和电解电容器聚苯乙烯电容器和电解电容器电解电容器的正、负极性是固定的。电解电容器的正、负极性是固定的。加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这一限度电加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这一限度电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压叫击穿电压。介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压叫击穿电压。电容器固定电容器可变电容器聚苯乙烯电容器陶瓷电容器电解电容器纸质电容器+-定片动片【例例1 1】两平行金属板，正对放置，充电后两极间的电两平行金属板，正对放置，充电后两极间的电势差为势差为2V2V，两极板带电量分别为，两极板带电量分别为+6+61
12、010-6-6C C和和-6-61010-6 6C C，求：，求：(1)(1)电容电容C C；(2)(2)若电势差升高若电势差升高1V1V，电容，电容C C和所带电量和所带电量Q Q为多少为多少?【解析解析】电容器的电容电容器的电容C=Q/UC=Q/U，但电容是由电容器的构，但电容是由电容器的构造决定的，跟造决定的，跟Q Q、U U无关无关.(1)(1)根据电容的定义式根据电容的定义式 C=Q/U=(6C=Q/U=(61010-6-6/2)F=3/2)F=31010-6-6F F (2)(2)若电势差升高若电势差升高1V1V，电容器的电容仍不变，而此时，电容器的电容仍不变，而此时所带电量所带电
13、量 Q=CU=3Q=CU=31010-6-63C=93C=91010-6-6C C 例2、如图所示，是描述对给定的电容器充电时极板上带电量极板间电压和电容之间的关系的图象，其中正确的是答案：一、电容器一、电容器 1 1、定义、定义 2 2、工作过程：充电与放电过程、工作过程：充电与放电过程二、电容二、电容 1 1、定义、定义 2 2、单位、单位 3 3、电容的物理意义、电容的物理意义 三、平行板电容器的电容三、平行板电容器的电容 1 1、决定电容大小的几个因素、决定电容大小的几个因素 2 2、平行板电容器的电容公式：、平行板电容器的电容公式：3 3、平行板电容器充电后的两类典型情况：、平行板电容器充电后的两类典型情况：四、常见电容器四、常见电容器小结小结作业对电容的实际应用：静电计及电容传感器的原理及利用电容进行测量的仪器进行分析与归纳完成问题与练习