电容器与电容情景探究一情景探究一 摄影影时如光如光线不足不足,你一定知道用你一定知道用闪光灯光灯,在如此短的在如此短的时间内内,仅靠靠电池直接池直接给闪光灯供光灯供电就能就能发出如此出如此强的光的光吗?请你探究分析其中的奥妙你探究分析其中的奥妙!内置闪光灯的相机情景探究三情景探究三莱顿瓶莱顿瓶-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电脑主主板板一.电容器1.电容器的构造: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2.2.电容器的工作状态电容器的工作状态: :作用作用: :可以容纳电荷可以容纳电荷. .充电： 把电容器的一个极板把电容器的一个极板与电池组的正极相连，与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，另一个极板与负极相连，两个极板就分别带上了两个极板就分别带上了等量的异种电荷，这个等量的异种电荷，这个过程叫做充电。过程叫做充电。电容器充电实验2.2.电容器的工作状态电容器的工作状态: :作用作用: :可以容纳电荷可以容纳电荷. .充电：使电容器带电的过程使电容器带电的过程, ,叫充叫充电电. .特点：A.两极板带等量异种电荷B.两极板间有电压C.极板间有电场D. 极板间有电场能放电:使电容器两极板上的电荷中和的过程.是电场能转化为其它能的过程2 2、放电过程的实质：使电场能转化为其、放电过程的实质：使电场能转化为其它形式的能它形式的能1 1、用导线把充电后的电、用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极容器的两极板接通，两极板上的电荷互相中和，电板上的电荷互相中和，电容器不再带电，这个过程容器不再带电，这个过程叫做放电。叫做放电。电容器是一种储存电场能的装置电容器是一种储存电场能的装置电容器的放电电容器的放电 电容器的容器的电荷量荷量Q 电容器所容器所带的的电荷量，是荷量，是指每个极板所指每个极板所带的的电荷量荷量Q的的绝对值那电容器储存电荷的本领如何表征呢？二电容. .实验表明：实验表明：电容器所带的电荷量电容器所带的电荷量Q Q与电容与电容器两极板间的电势差成正比，比值器两极板间的电势差成正比，比值Q/U Q/U 是一个常量。不同的电容器，这个比值是一个常量。不同的电容器，这个比值一一 般是不同的。般是不同的。. .这个比值表征了电容器储存电荷的特性这个比值表征了电容器储存电荷的特性ks5u精品课件二、电容二、电容（C)C)1.定定义：把：把电容器容器带电量量Q与两极板与两极板间的的电压U的比的比值叫叫这个个电容器的容器的电容容，用，用C表示。表示。2.定定义式：式：C=Q/U3.单位：法拉（位：法拉（F）1F=1C/V 其它其它单位：位：1F = 106F = 1012pF4.物理意物理意义：反映：反映电容器容容器容纳电荷的本荷的本领。任意任意一个极板带电量的绝对值叫电容器一个极板带电量的绝对值叫电容器的带电量的带电量V与h的关系=S +-+-类比QUCS的大小与V、h无关UUQQ类比法理解电容概念（水容器与电容器）类比法理解电容概念（水容器与电容器）类比结果：类比结果： C C不由不由Q Q和和U U来决来决定，由电容器本身来定，由电容器本身来决定。决定。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。ks5u精品课件理解2.电容器的QU图象U/VQ/C U Q1C1C2 Q2C=Q/UC= Q/ U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：平行板电容器的电容跟哪些猜想：平行板电容器的电容跟哪些因素有关？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。认识静电计认识静电计 静电计：由验电器改造而成，是测量电静电计：由验电器改造而成，是测量电容器两极间电势差的仪器，由静电计指针的容器两极间电势差的仪器，由静电计指针的偏转角度可知电势差的大小。偏转角度可知电势差的大小。实 验 探探 究究ks5u精品课件C C和和d d成反比成反比 C C与与S S成正比成正比 C C与与成正比成正比 相对介电常数相对介电常数正对面积正对面积静电力常量静电力常量两极板间的距离两极板间的距离（平行板电容器）（平行板电容器）三三. .平行板电容的决定因素平行板电容的决定因素 电容器的电容是电容器本身的结构决定，电容器的电容是电容器本身的结构决定，与是否带电或与带电量的多少无关。与是否带电或与带电量的多少无关。几种常用电介质的相对介电常数几种常用电介质的相对介电常数几种常用电介质的相对介电常数几种常用电介质的相对介电常数平行板电容器典型问题：十十 十十 十十 十十 十十 十十 十十 十十 一一 一一 一一 一一 一一 一一 一一 一一类型一：保持电容器的两极板与电源相连保持电容器的两极板与电源相连恒量：恒量：恒量：恒量：U变量：变量：变量：变量：C（d，S， ），Q，EQ=CU 十十 十十 十十 十十 十十 十十 十十 十十 一一 一一 一一 一一 一一 一一 一一 一一类型二：充电后，切断与电源的连接充电后，切断与电源的连接恒量：恒量：恒量：恒量：QQ变量：变量：变量：变量：C（d，S， ），U，E思考与讨论思考与讨论 ：平行板电容器充电后，继续：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。在这种情况保持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下，如果增大两极板间的距离d，那么，两极板，那么，两极板间的电势差间的电势差U、电容器所带的电量、电容器所带的电量Q、两极板间、两极板间的场强的场强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电源相连解析：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。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思考与讨论思考与讨论 ： 平行板电容器充电后，切断与平行板电容器充电后，切断与电源的连接。在这种情况下，如果增大电源的连接。在这种情况下，如果增大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，电容器不存在解析：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，两极板上的带电量充、放电的可能性，两极板上的带电量Q始终不变始终不变。C=S/4kdS/dU=Q/C=Q/（S/4kd）d/SE=U/d=Q/Cd=Q/（Sd/4kd）= kQ/S 1/S四常用电容器展示各种展示各种电容器容器实物物电容器是一储能元件电容器是一储能元件。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该元件有两片锡箔（导体），中间是一层薄纸。 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43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？常用电容器可分为固定电容器和可变电容器。常用电容器可分为固定电容器和可变电容器。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。3 3、击穿电压和额定电压：、击穿电压和额定电压：六、常用电容器六、常用电容器 加在电容器两极板上的电压不能超加在电容器两极板上的电压不能超过某一个限度，超过这个限度，电介质过某一个限度，超过这个限度，电介质将被将被击穿击穿，这个电压称为，这个电压称为击穿电压击穿电压。 电容器电容器正常工作正常工作时两极板上的时两极板上的最大最大电压电压，称为，称为额定电压额定电压。额定电压额定电压比比击穿电压击穿电压低低外壳上标的电压外壳上标的电压是是额定电压额定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+-定片动片常见电容器【例例1 1】两平行金属板，正对放置，充电后两极间的电势两平行金属板，正对放置，充电后两极间的电势差为差为2V2V，两极板带电量分别为，两极板带电量分别为+6+61010-6-6C 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量 Q=CU=3Q=CU=31010-6-63C=93C=91010-6-6C C练习一如图所示，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：BCD3 3 3 3、（全国高考）对于水平放置的平行板电容器全国高考）对于水平放置的平行板电容器全国高考）对于水平放置的平行板电容器全国高考）对于水平放置的平行板电容器, , , ,下列说法正确的是下列说法正确的是下列说法正确的是下列说法正确的是( )( )( )( )A A A A、将两板间距加大，电容将增大、将两板间距加大，电容将增大、将两板间距加大，电容将增大、将两板间距加大，电容将增大B B B B、将两板平行错开，使正对面积减小，电容将、将两板平行错开，使正对面积减小，电容将、将两板平行错开，使正对面积减小，电容将、将两板平行错开，使正对面积减小，电容将减小减小减小减小C C C C、在下板的内表面上放置一面积和极板相等，、在下板的内表面上放置一面积和极板相等，、在下板的内表面上放置一面积和极板相等，、在下板的内表面上放置一面积和极板相等，厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大D D D D、在下板的内表面上放置一面积和极板相等，、在下板的内表面上放置一面积和极板相等，、在下板的内表面上放置一面积和极板相等，、在下板的内表面上放置一面积和极板相等，厚度小于极板间距的铝板，电容将增大厚度小于极板间距的铝板，电容将增大厚度小于极板间距的铝板，电容将增大厚度小于极板间距的铝板，电容将增大课堂练习课堂练习4 4 4 4、( ( ( (北京北京北京北京2010)2010)2010)2010)用控制变量法，可以研究影响平行用控制变量法，可以研究影响平行用控制变量法，可以研究影响平行用控制变量法，可以研究影响平行板电容器的因素（如图）。设两极板正对面积为板电容器的因素（如图）。设两极板正对面积为板电容器的因素（如图）。设两极板正对面积为板电容器的因素（如图）。设两极板正对面积为，极板间的距离为，静电计指针偏角为，极板间的距离为，静电计指针偏角为，极板间的距离为，静电计指针偏角为，极板间的距离为，静电计指针偏角为。实验中，极板所带电荷量不变，若实验中，极板所带电荷量不变，若实验中，极板所带电荷量不变，若实验中，极板所带电荷量不变，若( )( )( )( )A A A A、保持、保持、保持、保持S S S S不变，增大不变，增大不变，增大不变，增大d d d d，则变大；则变大；则变大；则变大；B B B B、保持、保持、保持、保持S S S S不变，增大不变，增大不变，增大不变，增大d d d d，则变小则变小则变小则变小C C C C、保持、保持、保持、保持d d d d不变，增大不变，增大不变，增大不变，增大S S S S，则变大；则变大；则变大；则变大；D D D D、保持、保持、保持、保持d d d d不变，增大不变，增大不变，增大不变，增大S S S S，则不变则不变则不变则不变 课堂练习课堂练习A例题：如图所示，是一种通过测量电容器电容的变化来检测液面高低的仪器原理图，电容器的两个电极分别用导线接到指示器上，指示器可显示出电容的大小，下列关于该仪器的说法正确的是该仪器中电容器的电极分别是金属芯柱和导电液体金属芯柱外套的绝缘层越厚，该电容器的电容越大如果指示器显示电容增大了，则说明电容器中的液面升高了如果指示器显示电容减小了，则说明电容器中的液面升高了答案：B5 5 5 5、如图所示，、如图所示，、如图所示，、如图所示， C C C C1 1 1 1和和和和 C C C C2 2 2 2是两个相同的平行板电容是两个相同的平行板电容是两个相同的平行板电容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。今在器，带有相等的电荷量，用导线连接如图。今在器，带有相等的电荷量，用导线连接如图。今在器，带有相等的电荷量，用导线连接如图。今在电容器电容器电容器电容器 C C C C1 1 1 1的两极板间插入一块电介质，在电介质的两极板间插入一块电介质，在电介质的两极板间插入一块电介质，在电介质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（插入的过程中，下列哪些现象会发生（插入的过程中，下列哪些现象会发生（插入的过程中，下列哪些现象会发生（ ）A A A A、导线上有电流通过，方向为、导线上有电流通过，方向为、导线上有电流通过，方向为、导线上有电流通过，方向为a a a a流向流向流向流向b,cb,cb,cb,c流向流向流向流向d d d d B B B B、导线上有电流通过，方向为、导线上有电流通过，方向为、导线上有电流通过，方向为、导线上有电流通过，方向为b b b b流向流向流向流向a,da,da,da,d流向流向流向流向c c c c C C C C、达到稳定时，、达到稳定时，、达到稳定时，、达到稳定时， C C C C1 1 1 1两极板间的电压高于两极板间的电压高于两极板间的电压高于两极板间的电压高于 C C C C2 2 2 2两极两极两极两极板间的电压板间的电压板间的电压板间的电压D D D D、 C C C C2 2 2 2的带电量保持不变的带电量保持不变的带电量保持不变的带电量保持不变 课堂练习课堂练习6 6两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，接构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，接构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，接构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，接通开关通开关通开关通开关K K，电源即给电容器充电，电源即给电容器充电，电源即给电容器充电，电源即给电容器充电. . （ ）A A保持保持保持保持K K接通，减小两极板间的距离，则两极板间接通，减小两极板间的距离，则两极板间接通，减小两极板间的距离，则两极板间接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小电场的电场强度减小电场的电场强度减小电场的电场强度减小B B保保保保持持持持K K接接接接通通通通，在在在在两两两两极极极极板板板板间间间间插插插插入入入入一一一一块块块块介介介介质质质质，则则则则极极极极板板板板上上上上 电量增大电量增大电量增大电量增大C C断断断断开开开开K K，减减减减小小小小两两两两极极极极板板板板间间间间的的的的距距距距离离离离，则则则则两两两两极极极极板板板板间间间间的的的的电电电电势势势势 差减小差减小差减小差减小D D断开断开断开断开K K，在两极板间插，在两极板间插，在两极板间插，在两极板间插入一块介质，则两极板间入一块介质，则两极板间入一块介质，则两极板间入一块介质，则两极板间的电势差增大的电势差增大的电势差增大的电势差增大K KR RE E+ +- -B CU10VC=3.0X10-10Fd=1.2X10-3mm=2.0X10-13Kg7.7.如图所示，一平行板电容器连在如图所示，一平行板电容器连在U U10V10V的直流的直流电源上，电容电源上，电容C=3.0X10-10FC=3.0X10-10F，两极板间距离，两极板间距离d=1.2X10-3md=1.2X10-3m，求：，求：(g(g取取10m/s2)10m/s2)问：问：（1 1）该电容器所带电荷量）该电容器所带电荷量（2 2）若板间有一带电粒子）若板间有一带电粒子, ,其质量其质量m=2.0X10-m=2.0X10-13Kg,13Kg,恰在板间处于静止状态恰在板间处于静止状态, ,则粒子电荷量为多则粒子电荷量为多少少? ?带何种电荷带何种电荷? ?