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§4 電容器的電容
人教版(2019)必修 第三冊
第十章 靜電場中的能量
貳
電容器
叁
電容
肆
常用電容器
目
錄
壹
新課引入
必修三
伍
課堂練習
新課引入
壹
水可以用容器儲存起來，電荷也可以用一個“容器”儲存起來。圖中的元件就是這樣的“容器”——電容器。那么，它內部的構造是怎樣的？它是怎樣“裝進”和“倒出”電荷的呢？
電容器
思考與討論：
電容器
貳
1.定義：任何兩個彼此絕緣且又相隔很近的導體就構成了一個電容器。
2.構造：兩個互相靠近彼此絕緣的導體。
3.作用：存儲電荷(存儲電能)。
一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一
十 十 十 十 十十 十 十十 十 十 十 十十 十 十
電容器充放電實驗
4.電容器的充電：
將電容器兩個極板帶上等量異種電荷的過程，叫電容器的充電。
+++++
- - - - -
如圖所示，充電時：
(1)電表有短暫從左到右的電流；
(2)電容器上極板帶正電，下級板帶負電；
(3)極板間有從上到下的勻強電場；
(4)充電時，電容器儲存電場能；
(5)充電完畢，電路中電流為零。
5.電容器的放電：
用導線將充電后的電容器兩極接通，兩極失去電荷的過程，叫電容器的放電。
+++++
- - - - -
如圖所示，放電時：
(1)電表有短暫從右到左的電流；
(2)充電時，電容器儲存電場能放出；
(3)放電完畢，電場極板間電場為零；
(4)放電完畢，極板所帶電量為零；
(5)放電完畢，電路中電流為零。
用傳感器觀察電容器的放電過程
思考1.在圖中畫一個豎立的狹長矩形，它的面積的物理意義是什么？
根據圖象的含義，因Q=It，所以豎直狹長矩形的面積表示為：在0.1s內電容器的放電量。
思考2.怎樣根據 I-t 圖像估算電容器在全部放電過程中釋放的電荷量？試著算一算。
算出每一個格子的面積，大于半格算一個，小于半格舍去，圖象所包含的格子的面積為釋放的電荷量。
電容
叁
電容器兩極板間電勢差跟所帶電荷量的關系
實驗結論：
實驗表明，電容器的電荷量變為原來一半時，其兩極板間的電勢差也變為原來的一般。
精確實驗表明，一個電容器所帶的電量Q與兩個極板間的電勢差U的比值是不變的。不同電容器，這個比值一般是不同的，可見這個比值表征了電容器儲存電荷的特性。
1.定義：
電容器所帶電荷量Q與電容器兩極板間的電勢差U的比值，叫電容器的電容.
2.公式：
3.單位：
法拉，簡稱法，符號F；常用單位微法(μF)和皮法(pF)；
當一個電容器帶1C電量時，兩極間電壓是1V，那么這個電容器的電容就是1F
1F=106μF=1012pF
5.注意：電容器所帶的電荷量Q是指一個極板所帶電荷量的絕對值。
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。
電容器與水容器的基本類比
電容器 水容器
功能 儲存電荷 儲存水
儲存量 電荷量Q 水量V
同一水容器：
h=1cm
V=1dm3
h=2cm
V=2dm3
水容器截面積
同一電容器：
比值Q/U是定值
Q與U成正比
+ + + +
- - - - - - -
Q
2Q
U=1V
U=2V
實驗表明：
實驗表明：
比值V/h是定值
V與h成正比
電容器的電容
h=1cm
V=1dm3
h=1cm
V=4dm3
不同的水容器：
不同的電容器：
+ + + +
- - - -
+ + + + + +
- - - - - - - -
U=1V
U=1V
Q
2Q
實驗表明：C越大，容納電荷的本領越強
C與Q、U無關
實驗表明：S越大，容納水的本領越強
S與V、h無關
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C
電容器
水容器
電容器與水容器的綜合類比
6.擊穿電壓和額定電壓：
（1）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，電介質將被擊穿，這個電壓稱為擊穿電壓。
（2）電容器正常工作時兩極板上的最大電壓，稱為額定電壓。
額定電壓比擊穿電壓低
外殼上標的電壓是額定電壓
探究影響平行板電容器電容的因素
7.平行板電容器的電容公式：
兩極板間距離
兩極板正對面積
靜電力常量
介電常數
常用電容器
肆
1.聚苯乙烯電容器：
以聚苯乙烯薄膜為電介質，兩層鋁箔為極板.
(1)符號：
(2)樣品：
＋
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，用浸過電解液的紙做另一個極板。
(1)符號：
(2)樣品：
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；可以轉動的一組鋁片叫做動片;空氣為電介質。
轉動動片，使兩組鋁片的正對面積發生變化，電容相應變化。
(1)符號：
(2)樣品：
課堂練習
伍
1．有一個已充電的電容器，兩極板之間的電壓為5V，所帶電荷量為，此電容器的電容是（ ）
A． B．
C． D．
A
2．某電容器的外殼上標有“1000μF 80V”的字樣, 該參數表明（　　）
A．該電容器只有在電壓為80V時電容才為1000μF
B．當兩端電壓為 40V時，該電容器的電容為500μF
C．該電容器兩端電壓超過80V時，電容器會立刻被擊穿
D．當給該電容器兩端加上80V電壓時，電容器所帶的電荷量為8×10-2C
D
3．某種電容器的電容為C，當極板上所帶電量為Q時，兩極板間的電勢差為U，當極板上所帶電量為3Q時，下列說法正確的是（　?。?br/>A．電容器的電容為3C
B．電容器的電容為C
C．電容器兩極板間的電勢差為U
D．電容器兩極板間的電勢差為0
B
4．平行板電容器的電容與極板的正對面積S、極板間距離的關系為（為相對介電常數，為靜電力常量）。如圖所示為研究影響平行板電容器電容大小的因素實驗過程示意圖，保持極板上的電荷量和極板的正對面積S不變，當增大時（　　）
A．極板間電勢差減小
B．電容器的電容增大
C．極板間電場強度增大
D．電容器儲存的電勢能增大
D
5．如圖所示，一平行板電容器與電源保持連接，其負極板接地并固定。如圖所示，一帶電小液滴恰好靜止于P點。下列說法正確的是（　?。?br/>A．小液滴帶正電
B．若僅將上極板向上移動一小段距離，小液滴依然保持靜止
C．若僅將上極板向上移動一小段距離，小液滴將向下運動
D．若僅將上極板向下移動一小段距離，P點電勢降低
C
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