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(共43張PPT)
第十章 靜電場(chǎng)中的能量
第4節(jié) 電容器的電容
02
主題二：電容
01
主題一：電容器
第4節(jié) 電容器的電容
目錄
CONTENTS
03
主題三：平行板電容器
04
主題四：動(dòng)態(tài)分析
05
主題五：常見(jiàn)電容器
思考1：在斷路處接兩個(gè)彼此靠近的平行金屬板呢？
不會(huì)
新課引入：閉合下圖開(kāi)關(guān)，電流表指針會(huì)偏轉(zhuǎn)嗎？？
A
－
＋
+
-0.6
0.6
0
+
+
+
+
+
+
+
+
思考2：加平行金屬板和不加平行金屬板有什么區(qū)別？
一、電容器（capacitor）
1.構(gòu)造:
靠的近且彼此絕緣的兩個(gè)導(dǎo)體
2.充電:
1
2
電能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，
3.放電:
電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其它能，
當(dāng)U等于電源電壓時(shí)結(jié)束
當(dāng)中和完畢結(jié)束
注意：①充放電是個(gè)瞬間電流
4.帶電量:
一個(gè)極板所帶電量的絕對(duì)值
U
+Q
-Q
A
②斷開(kāi)電源，Q不變
接通電源，U不變
且方向相反
思考3：不同電容器存儲(chǔ)電荷的本領(lǐng)肯定不一樣，那如何反映電容器存儲(chǔ)電荷的本領(lǐng)呢？
U1
+Q1
-Q1
+
+
+
+
_
_
_
_
U2
+Q2
-Q2
+
+
+
+
_
_
_
_
+
+
+
_
_
_
誰(shuí)的儲(chǔ)電本領(lǐng)強(qiáng)？ 電容器 電量 電勢(shì)差
A 50C 10V
B 100C 50V
電量Q
電壓U
反映儲(chǔ)電本領(lǐng)
50C
10V
100C
50V
>
A
B
A
B
h
二、電容（capacitance）
存儲(chǔ)電荷的本領(lǐng)
1.定義:
2.定義式:
Q
U
法拉(F)
3.單位:
C=
微法(μF)
皮法(pF)
ΔQ
ΔU
=
1F=
103mF=
106μF
電容是由電容器本身結(jié)構(gòu)決定。
注意:
與帶電量Q和電勢(shì)差U無(wú)關(guān)
毫法(mF)
納法(nF)
=109nF=
1012pF
U
+Q
-Q
+
+
+
+
_
_
_
_
三、平行板電容器
1.構(gòu)造:
兩塊彼此絕緣平行金屬板
2.電容:
U
+Q
-Q
+
+
+
+
_
_
_
_
①S
θ
U
C
(電壓表)
靜電計(jì)
②d
③絕緣物質(zhì)
Q
U
C=
思考4：平行板電容器的電容跟哪些因素有關(guān)呢？
猜想：與兩板面積S、距離d、以及中間的絕緣物質(zhì)有關(guān)
θ
U
C
插入
電介質(zhì)
思考4：平行板電容器的電容跟哪些因素有關(guān)呢？
①S
θ
U
C
(電壓表)
靜電計(jì)
Q
U
C=
②d
③絕緣物質(zhì)
猜想：與兩板面積S、距離d、以及中間的絕緣物質(zhì)有關(guān)
電介質(zhì)
θ
U
C
思考4：平行板電容器的電容跟哪些因素有關(guān)呢？
θ
U
C
插入
①S
θ
U
C
(電壓表)
靜電計(jì)
Q
U
C=
②d
③絕緣物質(zhì)
猜想：與兩板面積S、距離d、以及中間的絕緣物質(zhì)有關(guān)
①此式是決定式，只適用于平行板電容器
注意:
③ε叫介電常數(shù)由中間的絕緣物質(zhì)決定.
②S是正對(duì)面積，
（k為靜電力常數(shù)）
εS
4πkd
C =
U
+Q
-Q
+Q
-Q
三、平行板電容器
1.構(gòu)造:
兩塊彼此絕緣平行金屬板
2.電容:
電介質(zhì) 空氣 煤油 石蠟 陶瓷 玻璃 云母 水
數(shù)值
1.0005
2
6
6～8
4～11
2.0～2.1
81
3.參數(shù):
①擊穿電壓:擊穿絕緣物質(zhì)的電壓
U額低于U穿
②額定電壓:正常工作時(shí)的最高電壓 ,
【典例1】電容器是一種重要的電學(xué)元件，它能夠儲(chǔ)存電荷。電容器儲(chǔ)存電荷的特性用電容表征。如圖所示，在研究電容器充、放電的實(shí)驗(yàn)中，使開(kāi)關(guān)S擲向1端，電源E對(duì)電容器C充電。下列圖像中，能正確反映電容器充電過(guò)程中電流與時(shí)間、電荷量與電壓關(guān)系的是（　　）
A． B． C． D．
A
【典例2】(多選)如圖所示，電路中A、B為兩塊豎直放置的金屬板，C是一只靜電計(jì)，開(kāi)關(guān)S閉合后，靜電計(jì)指針張開(kāi)一個(gè)角度，下述做法可使靜電計(jì)指針張角增大的是( 　　)
A．使A、B兩板靠近一些
B．使A、B兩板正對(duì)面積減小一些
C．?dāng)嚅_(kāi)S后，使B板向右平移一些
D．?dāng)嚅_(kāi)S后，使A、B正對(duì)面積減小一些
CD
【典例3】如圖所示，A、B為平行板電容器的金屬板，G為靜電計(jì)，開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)S閉合，靜電計(jì)指針張開(kāi)一定角度，下述結(jié)論正確的是(　 )
A．若保持開(kāi)關(guān)S閉合，將A、B兩
極板靠近些,指針張開(kāi)角度將變小
B．若保持開(kāi)關(guān)S閉合，將A、B兩極板
正對(duì)面積變小些，指針張開(kāi)角度將不變
C．若斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S后，將A、B兩極板
靠近些，指針張開(kāi)角度將變大
D．若斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S后，將A、B兩極板
正對(duì)面積變小些，指針張開(kāi)角度將不變
B
1.保持開(kāi)關(guān)S閉合
電壓U不變
2.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)
電量Q不變
V
A
B
=
Q
Cd
（k為靜電力常數(shù)）
εS
4πkd
C =
U
+Q
-Q
+Q
-Q
三、平行板電容器
1.構(gòu)造:
兩塊彼此絕緣平行金屬板
2.電容:
3.參數(shù):
①擊穿電壓 ②額定電壓
E怎么變化？
U
d
E =
4πkQ
εS
=
εS
4πkd
=
Q
d
4.C與E:
①定義式C=
Q
U
(所有電容器)
決定式C=
εS
4πkd
(平行板電容器)
②定義式E=
U
d
(勻強(qiáng)電場(chǎng))
決定式E=
4πkQ
εS
(平板電容器)
U
+Q
-Q
+Q
-Q
+Q
-Q
思考4：平行板電容器S變小，d變大，E和U怎么變？
E,U怎么變？
U
+Q
-Q
+Q
-Q
E,U怎么變？
C減小
C=Q/U
U增加
無(wú)法判斷
C減小
C=Q/U
U增加
E增加
(電容器始終與電源斷開(kāi))
Q不變
d增加
S減小
四、動(dòng)態(tài)分析
1.Q不變
U
+Q
-Q
2.U不變
(電容器始終與電源連接)
判斷C,U,E
E不變
E=U/d
E增加
E=U/d
εS
4πkd
C=
4πkQ
εS
E=
εS
4πkd
C=
4πkQ
εS
E=
拉面條
擠面條
C減小
C=Q/U
Q減小
E=U/d
E減小
C減小
C=Q/U
Q減小
E不變
E=U/d
四、動(dòng)態(tài)分析
2.U不變
(電容器始終與電源連接)
U不變
d增加
S減小
+Q
-Q
判斷C,Q,E
εS
4πkd
C=
E減小
4πkQ
εS
E=
εS
4πkd
C=
無(wú)法判斷
4πkQ
εS
E=
注意:E正比于電荷面密度
少面條
同比例少面條
【典例4】(多選)如圖所示，兩塊較大的金屬板A、B相距為d，平行放置并與一電源相連，開(kāi)關(guān)S閉合后，兩板間恰好有一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，以下說(shuō)法正確的是(　　)
A.若A向左平移一小段位移，油滴仍然靜止，G表中有b→a的電流
B.若將A向上平移一小段位移，則油滴
向下加速運(yùn)動(dòng)，G表中有b→a的電流
C.若將A向下平移一小段位移，則油滴
向上加速運(yùn)動(dòng)，G表中有b→a的電流
D.若將S斷開(kāi)，則油滴將做自由落體運(yùn)動(dòng)，G表中無(wú)電流
AB
【典例5】 (平行板電容器與力學(xué)綜合)如圖所示，平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源(內(nèi)阻不計(jì))連接，下極板接地。一帶電油滴位于電容器中的P點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離，則(　　)
A．帶電油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)B．P點(diǎn)的電勢(shì)將降低C．帶電油滴的電勢(shì)能將減小D．電容器的電容減小，極板帶電荷量將增大
B
五、常用電容器
五、常用電容器
五、常用電容器
五、常用電容器
五、常用電容器
用鋁箔做一個(gè)極板，以鋁箔上很薄的一層氧化膜為電介質(zhì)，用浸過(guò)電解液的紙做另一個(gè)極板。有“+”、“-”極之分，不能接反，不能接交流電。
1.聚苯乙烯電容器
3.可變電容器:
五、常用電容器
2.電解電容器
以聚苯乙烯薄膜為電介質(zhì)，兩層鋁箔為極板。
＋
符號(hào)：
符號(hào)：
五、常用電容器
3.可變電容器:
兩極由兩組鋁片組成，固定的一組鋁片叫做定片；可以轉(zhuǎn)動(dòng)的一組鋁片叫做動(dòng)片。轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)片，使兩組鋁片的正對(duì)面積發(fā)生變化，電容相應(yīng)變化。
符號(hào)：
電容器
充電
在兩個(gè)相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì)
電容
單位：法拉 1F=1C/V
意義：容納電荷的本領(lǐng)
與電源連接，U保持不變
與電源斷開(kāi)，Q保持不變
放電
課堂小結(jié)
課堂練習(xí)
【練習(xí)1】對(duì)于某一電容器，下列說(shuō)法正確的是(　 )
A．電容器所帶的電荷量越多，電容越大
B．電容器兩極板間的電勢(shì)差越大，電容越大
C．電容器所帶的電荷量增加一倍，兩極板間的電勢(shì)差也增加一倍
D．電容器兩極板間的電勢(shì)差減小到原來(lái)的1/2，它的電容也減小到原來(lái)的1/2
C
【練習(xí)2】(多選)有一只電容器的規(guī)格是“1.5 μF　9 V”，則該電容器( 　 )
A．正常工作時(shí)所帶電荷量不能超過(guò)1.5×10－5 C
B．正常工作時(shí)所帶電荷量不能超過(guò)1.35×10－5 C
C．額定電壓為9 V
D．擊穿電壓為9 V
課堂練習(xí)
BC
【練習(xí)3】(多選)下列關(guān)于電容的說(shuō)法正確的是( 　 )
A．電容是反映電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量
B．電容器A的電容比B的大，說(shuō)明A的帶電荷量比B的多
C．電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢(shì)差為1 V時(shí)電容器需要帶的電荷量
D．由公式C＝Q/U知，若電容器兩極板間電壓為10 V，極板帶電荷量為2×10－5 C，則電容器的電容為5×105 F
課堂練習(xí)
AC
【練習(xí)4】有一充電的平行板電容器，兩板間電壓為U＝2 V，現(xiàn)使它的電荷量增加ΔQ＝5×10－6 C，于是電容器兩極板間的電壓升高為6 V。求：
(1)電容器的電容；
(2)電容器原來(lái)所帶的電荷量。
課堂練習(xí)
答案：(1)1.25×10－6 F　(2)2.5×10－6 C
【練習(xí)5】如圖所示，一平行板電容器的兩端與電壓為U的恒壓電源相連。極板上帶電荷量為Q。若只將兩極板間的距離增大為原來(lái)的2倍，求電容器極板上的電荷量。
課堂練習(xí)
答案：Q/2
[變式拓展]　在上述【練習(xí)5】中，如果電容器充電后斷開(kāi)電源，又該怎樣分析相關(guān)量的變化呢？
平行板電容器充電后，所帶電荷量為Q，兩極板間電壓為U。斷開(kāi)電源后，若只將兩極板正對(duì)面積減小為原來(lái)的3/4，求電容器兩極板間的電壓。
答案 : 不變
答案 : 4U/3
【練習(xí)6】 電容式話筒含有電容式傳感器，其結(jié)構(gòu)如圖所示，導(dǎo)電性振動(dòng)膜片與固定電極構(gòu)成一個(gè)電容器，當(dāng)振動(dòng)膜片在聲壓的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)電極間的電容發(fā)生變化，電路中電流隨之變化，這樣聲信號(hào)就轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。當(dāng)振動(dòng)膜片向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(　 )
A．固定電極所帶正電荷減少
B．固定電極所帶正電荷增加
C．固定電極所帶負(fù)電荷減少
D．固定電極所帶負(fù)電荷增加
課堂練習(xí)
C
【練習(xí)7】(2023·山東菏澤期末)如圖所示，平行板電容器下極板接地，并與電壓為U的直流電源(內(nèi)阻不計(jì))連接，一帶電油滴靜止于電容器中的P點(diǎn)。現(xiàn)將電容器的下極板豎直向上移動(dòng)一小段距離(未到達(dá)P點(diǎn))，則(　 )
A．P點(diǎn)的電勢(shì)將升高
B．帶電油滴的電勢(shì)能將不斷增大
C．帶電油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)
D．電容器的電容減小，極板帶電荷量將減小
課堂練習(xí)
C
【練習(xí)8】計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)每個(gè)鍵下面都連有一塊小金屬片，與該金屬片隔有一定空氣間隙的是另一塊固定的小金屬片，這組金屬片組成一個(gè)可變電容器。當(dāng)連接電源不斷電，按下某個(gè)鍵時(shí)，與之相連的電子線路就給出該鍵相應(yīng)的信號(hào)，當(dāng)按下該鍵時(shí)，電容器的（　　）
A．極板間的電壓變大 B．電容變小
C．極板的電量變大 D．極板間的場(chǎng)強(qiáng)變小
C
課堂練習(xí)
【練習(xí)9】據(jù)報(bào)道，我國(guó)每年心源性猝死案例高達(dá)55萬(wàn)，而心臟驟停最有效的搶救方式是盡早通過(guò)AED自動(dòng)除顫?rùn)C(jī)給予及時(shí)治療。某型號(hào)AED模擬治療儀器的電容器電容是15μF，充電至9kV電壓，如果電容器在2ms時(shí)間內(nèi)完成放電，則下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．電容器放電過(guò)程的平均電流強(qiáng)度為67.5A
B．電容器的擊穿電壓為9kV
C．電容器充電后的電量為135C
D．電容器充滿電的電容是15μF，當(dāng)放電完成后，電容為0
A
課堂練習(xí)
【練習(xí)10】如圖所示，某同學(xué)在用傳感器觀察電容器放電過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，開(kāi)始放電前電容器兩級(jí)板間的電勢(shì)差為8.0V，當(dāng)電容器帶的電荷量減少4.0×10-8C時(shí)，兩級(jí)板間的電勢(shì)差減小為6.0V，則實(shí)驗(yàn)所使用的電容器的電容是多少（　　）
A．5×10-3
B．×10-2
C．2×10-2
D．實(shí)驗(yàn)前后電容發(fā)生變化，無(wú)法確定
C
課堂練習(xí)
【練習(xí)11】為厲行低碳環(huán)保，很多城市用超級(jí)電容車替換城市公交。某款公交車在車底部安裝超級(jí)電容器（如圖），其標(biāo)稱為“2.7V 3000F”。車輛進(jìn)站后，車頂充電設(shè)備迅速搭到充電樁上完成快充。若該款質(zhì)量為2000kg、額定功率為60kW的超級(jí)電容在平直的水平路面上行駛時(shí)，最大行駛速度為90km/h，在不載客的情況下，下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．超級(jí)電容車以最大速度行駛時(shí)牽引力大小為2.4×103N
B．超級(jí)電容器充電時(shí)電源的正極應(yīng)接超級(jí)電容器的負(fù)極
C．超級(jí)電容器在2.7V電壓下才能正常工作
D．超級(jí)電容器的電容隨電壓的增大而增大
A
課堂練習(xí)
【練習(xí)12】如圖，由兩塊相互靠近的平行金屬板組成的平行板電容器，極板N與靜電計(jì)相接，極板M和靜電計(jì)的外殼都接地。用靜電計(jì)測(cè)量平行板電容器兩極板間的電勢(shì)差U。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，保持電容器所帶電量Q不變，下面哪些操作將使靜電計(jì)指針張角變小（　　）
A．將N板向下平移
B．將M板沿水平向左方向遠(yuǎn)離N板
C．在M、N之間插入介質(zhì)
D．將M板向上移動(dòng)的同時(shí)遠(yuǎn)離N板
C
課堂練習(xí)
【練習(xí)13】在生產(chǎn)紡織品、紙張等絕緣材料過(guò)程中，為了實(shí)時(shí)監(jiān)控材料的厚度，生產(chǎn)流水線上設(shè)置如圖所示的傳感器，其中甲、乙為平行板電容器的上、下兩個(gè)固定極板，分別接在恒壓直流電源的兩極上。當(dāng)通過(guò)極板間的材料厚度減小時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．有負(fù)電荷從a向b流過(guò)靈敏電流計(jì)G
B．甲、乙兩板間材料內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零
C．乙板上的電荷量變小
D．甲、乙平行板構(gòu)成的電容器的電容增大
C
課堂練習(xí)
【練習(xí)14】（多選）如圖，在干燥的冬天，手接觸房間的金屬門鎖時(shí)，會(huì)有一種被電擊的感覺(jué)，帶負(fù)電的手在緩慢靠近門鎖還未被電擊的過(guò)程中，門鎖（　 　）
A．近手端感應(yīng)出正電荷
B．電勢(shì)比手的電勢(shì)低
C．與手之間場(chǎng)強(qiáng)逐漸增大
D．與手之間場(chǎng)強(qiáng)保持不變
AC
課堂練習(xí)
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