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第十章 靜電場中的能量
10.4 電容器的電容
電容
一
1、定義：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢差U的比值，叫做電容器的電容。
2、定義式： ，或者
3、物理意義：電容C是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。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。
4、單位：在國際單位制中單位是法拉（F） 1F=1C/V
常用單位：微法（μF);皮法（pF) 1μF=10-6F 1рF=10-12F
Q指一個極板所帶電荷量得絕對值
（如果一個電容器帶1C電量時，兩極間電壓是1V，這個電容器的電容就是1F）
電 容
5、對電容器和電容的理解：
（1）電容器一個電學(xué)元件，而電容是一個物理量，它表征了電容器容納電荷的本領(lǐng)。
（2）電容C是比值法定義的， ，由電容器本身的性質(zhì)決定，與Q、U無關(guān)，不能說C與Q成正比、與U成反比。
6、由 推導(dǎo)
對于一個確定的電容器電容C是不變的，所以 或 ，則Q1=CU1，Q2=CU2故
（3） 說明單位電壓下儲存電荷量越多的電容越大。
（4）電容器Q不可能無限增大，當(dāng)Q足夠大時會使空氣電離。
（1）電容器的擊穿電壓
加在電容器兩極板上的電壓不能超過某一限度，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。
（2）電容器的額定電壓
電容器長期正常工作時所能承受的電壓。
電容器外殼上標(biāo)的就是額定電壓和電容，
它比擊穿電壓要低。
6．電容器的額定電壓和擊穿電壓
對于給定的電容器，在描述電容量 C、帶電量 Q、兩板間電勢差 U 的相互關(guān)系中，下列圖中正確的是 ( )　
ACE
小試牛刀
某一電容器，當(dāng)所帶電量為4×10-6C，兩極板間的電勢差為20v，求：
（1）電容器的電容.
（2）當(dāng)所帶電量減半時，電容器的電容為多少
（3）如果電容器不帶電呢？
解:（1)
（2）仍是2×10-7 F
（3）仍是2×10-7 F
小試牛刀
實(shí)驗(yàn)探究
二
實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法
有機(jī)玻璃板
+
+
+
+
+
+
實(shí)驗(yàn)探究：影響平行板電容器電容的因素
-
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-
-
--
改變d
改變S
改變
電介質(zhì)

說明：靜電計是在驗(yàn)電器的基礎(chǔ)上制成的，用來測量導(dǎo)體間的電勢差，從指針的偏轉(zhuǎn)角度就可以知道兩個導(dǎo)體間的電勢差的大小。
多媒體實(shí)驗(yàn)室
方案：電量Q不變
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
探究平行板電容器電容C：(探究、理論表明)
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++
r=2
r=1
反比于
正比于
正比于
平行板電容器的電容決定式：
兩極板間距離
兩極板正對面積
靜電力常量
介電常數(shù)
真空εr=1
幾種常用電介質(zhì)的相對介電常數(shù)
電介質(zhì) 空氣 煤油 石蠟 陶瓷 玻璃 云母 水
εr
1.0005
2
6
6～8
4～11
2.0～2.1
81
空氣的相對介電常數(shù)與1十分接近，研究中，空氣對電容的影響一般可以忽略。
兩個公式的比較
只適用于平行板電容器
普遍適用式
常用電容器
03
電容器的分類：
（1）按結(jié)構(gòu)分：固定電容器和可變電容器。
（2）按形狀分：圓柱電容器、平行板電容器、球形電容器。
（3）按電介質(zhì)分：空氣電容器、真空電容器、聚苯乙烯電容器、云母電容器、陶瓷電容器、電解電容電容器等。
（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。有“+”、“-”極之分，不能接反，不能接交流電。
＋
符號：
固定電容器
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)動的一組鋁片叫做動片。轉(zhuǎn)動動片，使兩組鋁片的正對面積發(fā)生變化，電容相應(yīng)變化。
可變電容器按其使用的介質(zhì)材料可分為空氣介質(zhì)可變電容器和固體介質(zhì)可變電容器。
符號：
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。
超級電容器
典型例題
04
【例題】如圖所示，平行板電容器A、B間有一帶電油滴P正好靜止在極板正中間，現(xiàn)將兩極板間稍錯開一些，其它條件不變。則（ ）
A．油滴將向上加速，電流計中電流由b流向a
B．油滴將向下加速，電流計中電流由a流向b
C．油滴將靜止不動，電流計中電流由b流向a
D．極板帶電量減少，兩板間電勢差和場強(qiáng)不變
D
【例題】平行板電容器充電后與電源斷開，負(fù)極板接地，在兩板間有一正電荷（電荷量很少）固定在 P 點(diǎn)，如圖所示，以 U 表示電容兩極板間的電壓，E 表示兩極板間的場強(qiáng)，Ep 表示正電荷在 P 點(diǎn)的電勢能，若保持負(fù)極板不動，而將正極板移至圖中虛線所示的置，則下列說法正確的是（ ）
A. U 變大，Ep 不變
B. E 變大，Ep 不變
C. U 變小，Ep 變大
D. U 不變，Ep 不變
A

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