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第十章 靜電場中的能量
第4節(jié) 電容器的電容
水可以用容器儲存起來，電荷是不是也可以用一個“容器”儲存起來呢？
1.知道電容器和平行板電容器的概念，通過實驗感知電容器的充、放電現(xiàn)象。
2.理解電容的定義、公式，并會應用定義式進行簡單的計算。
3.了解影響平行板電容器大小的因素及平行板電容器電容公式。
4.認識常用的電容器。
01 電容器
１.構(gòu)造：
任何兩個彼此絕緣又相距很近的導體組成一個電容器。
平行板電容器
電容器的極板
電容器的極板
電介質(zhì)
那么，如何往電容器內(nèi)“裝”電荷呢？
2.電路圖符號：
2.電容器的充、放電現(xiàn)象
（1）充電：使電容器的兩個極板分別帶上等量的異種電荷，這個過程叫充電。
U
+ + + + + +
-Q
+Q
- - - - - - -
Q↑、U ↑、E ↑
穩(wěn)定后不變
G
（1）兩極板帶等量異種電荷； （2）兩極板間有與電源相等的電壓；
（3）兩極板間有勻強電場； （4）兩極板間儲存有電場能。
電能
電場能
充電完成后：
（2）放電：已經(jīng)充電的電容器兩極板上的電荷的中和過程，叫放電。
+ + + + + +
Q
+Q
U
G
↓Q↓、U ↓、E ↓
穩(wěn)定后均為零
其他
電場能
（1）兩極板帶電量為0； （2）兩極板間電壓U=0；
（3）兩極板間場強E=0； （4）兩極板間無電場能。
放電完成后：
（3）用傳感器觀察電容器的放電過程
實驗設計
微元法: Q =I t
I-t圖像“面積”表示電荷量
I
-
t圖像
關鍵點撥：
（3）若保持與電源連接，則板間電壓 U 不變；
（4）若斷開電源，則極板所帶電量 Q 不變。
（2）把一個極板帶電量的絕對值叫做電容器的帶電量,用Q表示；
（1）充放電時間極短，充放電完成時，靈敏電流計的指針不偏轉(zhuǎn)，
說明此時電路中沒有電流。
類比法：
類比圓柱
型水杯容
器的儲水
h
h
A
B
C
1.水位每升高h，試比較A、B、C的儲水量；
2.哪個儲水本領大？
如何反映其儲水本領？
既然電容器能儲存電荷，那么如何反映電容器容納電荷的本領大小呢？
02 電容
容納儲存水
容納儲存電荷
電荷量 Q
水量 V
電勢差 U
水位差 h
橫截面 S
電容器
水容器
？
大膽猜想
人們通過實驗研究發(fā)現(xiàn)：
對于同一電容器，電容器所帶的電荷量Q與電容
器兩極板間的電勢差U成正比，即比值Q/U 是一
個常量；對于不同的電容器，這個比值一般不
同。這個比值就表征了電容器儲存電荷的特性。
實驗電路圖
4.物理意義：描述電容器容納電荷的本領。電容越大，表明在相同電勢差情況下，電容器所帶的電荷越多。
1.定義：電容器所帶電量Q與電容器兩極板間電勢差U的比值，叫電容器的電容。用C表示;
2.定義式：
3.單位：法拉（F）
1F=1C/ V 1F=106μF=1012pF
電容C與電荷量Q成正比與電壓U成反比嗎？
在數(shù)值上等于使電容器兩極板間的電勢差增加1V所需要增加的電荷量。
電 容
5.擊穿電壓和額定電壓：
加在電容器兩極板上的電壓不能超過某一個限度，超過這個限度，電介質(zhì)將被擊穿，電容器損壞。這個極限電壓稱為擊穿電壓。
電容器外殼上標的電壓是工作電壓，或稱額定電壓，額定電壓比擊穿電壓低。
探究影響平行板電容器電容的因素
保持電量Q不變時
平行板電容器的電容C
板間距離d；
正對面積S；
介電常數(shù) r；
r=4
實驗表明：
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
++
+
+
+
+
++
+
+
+
+
++
+
+
+
+
++
+
+
+
+
++
r=2
r=1
反比于
正比于
正比于
平行板電容器的動態(tài)分析
d增加
C減小
Q=CU
Q減小
E=U/d
E減小
S減小
U不變
C減小
Q=CU
Q減小
E不變
E=U/d
類型一：電容器始終與電源連接，U保持不變。
C減小
U=Q/C
U增加
E不變
C減小
U=Q/C
U增加
E增加
類型二：電容器始終與電源斷開，Q保持不變。
d增加
S減小
Q不變
1. 固定電容器
03 常用電容器
（1）聚苯乙烯電容器：
以聚苯乙烯薄膜為電介質(zhì)，兩層鋁箔為極板。
（2）電解電容器：
用鋁箔做一個極板，以鋁箔上很薄的一層氧化膜為電介質(zhì)，
用浸過電解液的紙做另一個極板。
2.可變電容器：
兩極由兩組鋁片組成，固定的一組鋁片叫作定片；
可以轉(zhuǎn)動的一組鋁片叫作動片;空氣為電介質(zhì)。
轉(zhuǎn)動動片，使兩組鋁片的正對面積發(fā)生變化，電容相應變化。
3.超級電容器：
超級電容器是指介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的一種新型儲能裝置，它既具有電容器快速充放電的特性，同時又具有電池的儲能特性。
1.電容器充電過程中，下列說法正確的是( )
A.電容器的電荷量保持不變
B.電容器的電荷量逐漸增大
C.電容器兩極板間的電勢差保持不變
D.電容器兩極板間的電勢差逐漸減小
B
2.電容器是將電能暫時存儲的一種電學元件。關于平行板電容器的電容,下列說法正確的是 ( )
A.電容器所帶的電荷量越多,電容就越大
B.電容器兩極板間的電壓越高,電容就越大
C.電容器兩極板的正對面積的越大,電容就越大
D.電容器兩極板間的距離增大,電容就越大
C
3.如圖所示平行板電容器與電動勢為E的直流電源連接，下極板接地，靜電計所帶電荷量很少，可忽略，開關閉合，穩(wěn)定時一帶電的油滴靜止于兩極板間的P點，若斷開開關K，將平行板電容器的下極板豎直向上平移一小段距離，則下列說法正確的是( )
A.帶電油滴向上運動
B.靜電計指針的張角變大
C.P點電勢變小
D.帶電油滴的電勢能變小
C
4.如圖所示，一平行板電容器充電后與電源斷開，這時電容器的電荷量為Q，P是電容器內(nèi)一點，電容器的上極板與大地相連，下列說法正確的是( )
A.若將電容器的上極板左移一點，則兩板間場強減小
B.若將電容器的下極板上移一點，則P點的電勢升高
C.若將電容器的下極板上移一點，則兩板間電勢差增大
D.若將電容器的下極板上移一點，則兩板間電勢差減小
D

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