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七、电容器与电容,带电体放在空中,它所带的电荷是会慢慢地失去的,为了保存电荷,我们就需要有一个能“装电荷的容器”电容器。,1、电容器:能够容纳(储存)电荷的器件。,电容器是一种存储电荷的装置,它在收音机、电视机、洗衣机、电冰箱等各种家用电器中是一个不可缺少的关键元件之一。例如收音机的“调台”就是利用电容器来实现的。那么,电容器的构造如何?它有和性质及特点呢?,(1)构造:,两个互相靠近且彼此绝缘的导体。,a.电容器的极板:构成电容器的两个导体。 b.最简单的电容器平行板电容器:在两个正对的平行金属 板间夹上一层电介质(绝缘体)。,(2)工作方式:(演示),1)充电:使电容器带电的过程。 (其它能转化为电场 能)充电后两极板带有等量的异种电荷。若 保持与电源连接,则板间电压U不变;若断开 电源,则极板所带电量Q不变。 2)放电:使电容器失去电荷的过程。(电场能转化为 其它形式的能),(3)电容器是储存电场能的装置。 1)原理:异种电荷互相吸引。 2)电容器的电荷量:一个极板所带电量的绝对值。,不同的电容器容纳电荷的本领是不同的,就像不同的容器的装水量各不相同一样。为了衡量电容器这种本领的异同,我们引入一个新的物理量”电容“。,2、电容:描述电容器容纳电荷本领大小的物理 量。 (1)电容是电容器本身的一种属性,其大小与 电容器的电荷量无关。 对于一个固定的电容器来说,若其电荷量Q增大,则其正极板的电势升高,而负极板的电势降落,正、负极板的电势差U必增大,且Q与U成正比(QEU),比值Q/U是一个常量。此常量越大,则表明U一定时,容纳了更多的电荷量Q,即此电容器的电容越大。,(2)概念:电容器所带电荷量Q与两极板间电势 差U的比值叫电容器的电容。,(3)定义式:,(4)单位:法拉(简称法),符号为“F”。 常用单位:微法(F)、皮法(pF)。 1F = 10-6F,1 pF =10-12F。,电容的大小显然应取决于自身的结构,那么跟哪些因素有关呢?,(5)计算式:,静电计,静电计是在验电器的基础上制成的,用来测量导体间的电势差,从指针的偏转角度就可以知道两个导体间的电势差。,在Q和S不变时,d减小,U减小。由C=Q/U知:C增大。,d则引力F,容量C,在Q和d不变时,S越小,U越大。由C=Q/U可知:C越小。,S相当于r,引力F,故C,在Q、 d和S不变时,插入电介质(r增大),U减小。由C=Q/U知:C增大。,介质插入平行板电容器两极中后,使正负极板中的电荷更加不易相向运动而中和,从而C。,(6)决定式:,(平行板电容器),r相对介电常数;k=9.0109Nm2/C2 一般来说,电容器的电容决定于两极板的大小和形状、相对位置及板间的电介质。,3、常用电容器:,(1)按构 造分:,固定电容器:C不可变(符号为 ),可变电容器:C可改变(符号为 ),半可变电容器:C只能作微小改变,(2)按介 质分:,纸介电容器:容量大,价格低,体积小; 损耗大,有电感。,云母电容器:介质损耗小,绝缘性能好, 较稳定。,4、电容器的重要指标:电容及额定电压。,瓷介电容器:耐磨,寿命长;易破碎。,电解电容器:容量大(介质薄且两极近), 体积小;有极性,易漏电。 (符号为: ),(2)击穿电压:加在电容器两极上的极限电压。,(1)额定电压:电容器长期工作所能承受的电压。,一般情况下,工作电压应低于击穿电压。,感应起电机,莱顿瓶- 现在叫“电容器”,小结:,1、电容器是电器中是一个不可缺少的关键元件之一。,2、任何两个相近又彼此绝缘的导体均可认为是一个电 容器(如一段双股塑料电线,两股平行的输电线等),其 容量电容的大小只跟电容器自身的构造(S、d 、r)有关,而与Q、U无关。,3、利用公式C =rS4kd,C = QU,E = Ud,可 以判断电容器的带电量Q、两极板间电势差U、两极 板间场强E的变化。(Q= rSU 4kd ; U=4kQd /rS; E=4kQ/ rS),4、电容的串联:1/C=1/C1+1/C2+1/C3 电容的并联:C=C1+C2+C3+,1、某电容C=20PF,那么用国际单位表示,它的电容 为_F,210-11,练习巩固:,2、两个电容器电量之比为2:1,电压之比为1:2, 则它们的电容之比为_ 。,4:1,3、对于一个确定的电容器的电容正确的理解是:( ) A电容与带电量成比。 B 电容与电势差成反比。 C电容器带电量越大时,电容越大。 D对确定的电容器,每板带电量增加,两板间电势差必增加。,D,4、关于电容器的电容,下列说法正确的是 A.电容器所带的电荷越多,电容就越大 B.电容器两极板间电压越高,电容就越大 C.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 D.电容表征电容器容纳电荷的本领的物理量,CD,5、有一正充电的平行板电容器,若使它的电荷量减少 310-4C,其电压降为原来的三分之一,则:( ) A、电容器原来的带电量可能是910-4C B、电容器原来的带电量为4.510-4C C、电容器原来的电压可能为1V D、电容器原来的电压可能为110-4V,BC,D,6、下列说法中正确的是:( ) A、平行板电容器一板带电Q,另一板带电Q, 则此电容器不带电。 B、由公式C=Q/U 可知,电容器的电容随带电量Q的增加而变大。 C、平行板电容器保持带电量不变而增大板距时,两板间电压要减小。 D、电容器的带电量与两极板间的电势差成正比。,7、两块平行金属板带等量异量电荷,要使两板间的电 压加倍,而板间的电场强度减半,应使( ) A、两板的电荷量加倍,而距离变为原来的4倍 B、两板的电荷量加倍,而距离变为原来的2倍 C、两板的电荷量减半,而距离变为原来的4倍 D、两板的电荷量减半,而距离变为原来的2倍,C,8、用两节相同的电池给两个电容器C1和C2充电,已 知C1C2,当达到稳定状态时,两电容器的电差分别为U1和U2,带电量分别为Q1和Q2,则: AU1U2 BU1=U2 CQ1=Q2 DQ1Q2,BD,9、某平行板电容器的电容为C,带电荷量为Q,相距为 d,今在板间中点放一个电荷量为q的点电荷,则它 受到的电场力的大小为( ) A、 B、 C、 D、,C,10、对于给定的电容器,在描述电容量C、带电量Q、两 板间电势差U的相互关系中,下列图116中正确的 是:( ),ACE,D,11、在下图所示的实验装置中,平行板电容器的极板A 与一个灵敏的静电计相接,极板B接地,若极板B稍向上移动一点,由观察到的指针变化做出平行板电 容器电容变小的依据是( ) A、两极板间的电压不变,极板上的电荷量变小 B、两极板间的电压不变,极板上的电荷量变大 C、极板上电荷量几乎不变,两极板间电压变小 D、极板上电荷量几乎不变,两极板间电压变大,A,12、平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地,在 两板间有一正电荷(电荷量很少)固定在P点,如图所示,以U表示电容两极板间的电压,E表示两极板间的场强,Ep表示正电荷在P点的电势能,若保持负极板不动,而将正极板移至图中虚线所示的置,则 A、U变大, Ep不变 B、E变大, Ep不变 C、U变小, Ep变大 D、U不变, Ep不变,解:由U=4kQd/rS及 E=4kQ/ rS可知:d增大,则U增大 而E不变;Ep= qp=qEd1 也不变。,13、如图所示, C1和 C2是两个相同的平行板电容器,带有相等的电荷量,用导线连接如图。今在电容器 C1 的两极板间插入一块电介质,在电介质插入的过程中,下列哪些现象会发生( ) A、导线上有电流通过,方向为a b,c d B、导线上有电流通过,方向为b a,d c C、达到稳定时, C1两极板间的电压高于 C2两极板间 的电压 D、 C2的带电量保持不变,B,简析:r则C,若Q不 变则U,要维持 U1=U2,就需对 C1“充电”。,
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