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第二章 靜電場的應用
第 1 節 電容器與電容
1.知道電容以及常用的電容器.
2.理解電容的定義式C=并會進行有關的計算.
3.知道平行板電容器的電容與什么因素有關.
教學目標
新課引入
說明：閃光燈在不到0.001s的短暫時間內發出強烈閃光，瞬間電流很大，各種電池都不能承受。
在實際中，通常用電容器放電實現閃光。
閃光燈的內部結構
閃光燈
電容器
觀察與思考
一、識別電容器
觀察日光燈啟輝器中的電容器，思考其起到的作用。
電容器由兩個互相靠近、彼此絕緣的導體組成，電容器的導體間可以填充絕緣物質(電介質)在電路中，電容器用字母 “C”及電路符號 表示。
常見的平行板電容器就是由兩塊正對而又相距很近的金屬板組成的。如圖所示的是幾種常見的電容器.實際上，任何兩個彼此絕緣又相隔很近的導體，都可以看成一個電容器.
觀察與思考
1.在如圖所示的電路中，將開關接到a端，觀察電路中是否有電流通過，以及電流通過的時間長短.思考在這個過程中電容器的極板上帶何種電荷.
二、電容器的充放電
2.將開關接到b端，觀察電路中是否有電流通過，思考在此過程完成后電容器的極板上是否還有電荷.
一、充電
使電容器的兩極板帶上等量異種電荷的過程叫充電( charging)，每一極板所帶電量的絕對值稱為電容器所帶的電量。
二、放電
使電容器兩極板上的電荷中和的過程叫放電( discharge)。通過電流計可以觀察到短暫的放電電流.
電容器能夠儲存電荷，那么，用什么物理量來描述它儲存電荷的能力呢
三、電容器的電容
如圖所示的實驗原理圖，其中R=10 kΩ，電容器C標有 “50 μF”，耐壓為25 V，電源為1節干電池。實驗時，將電流傳感器和電壓傳感器采集的數據傳輸給計算機計算機通過對數據進行分析和處理，得到電容器充、放電過程中的U-t圖像和I-t圖像
觀察與思考
(1)在充、放電過程中得到的U-t圖像如圖 (a)所示，試說明電容器兩極板間的電壓U隨時間t的變化特點.
(2)在充、放電過程中得到的I-t圖像如圖 (b)所示，試說明電路中的電流隨時間t的變化特點.
(3)圖 (b) 圖像中，I軸與t軸所圍的面積表示了什么
觀察與思考
由q=It知：表示電量
(4)當電源干電池改用2節、3節、4節、5節時，利用實驗測得的數據可得根板的電量Q與所加電壓關系圖線如圖所示，由此可得出什么結論
觀察與思考
電容器所帶電量Q與電容器兩極間的電壓U的成正比
h
h
A
B
C
用什么反映其儲水本領？
=
柱形的水杯
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
C1
C2
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
U1=1V
U2=2V
U1=1V
U2=2V
如何反映其儲存電荷的本領？
1、定義：
電容器所帶電量Q與電容器兩極間的電壓U的比值，叫電容器的電容。
（適用于一切電容，由電容本身性質決定，與Q和U無關）
C =
2、定義式：
3.物理意義：表征電容器容納電荷本領的物理量; 它反映的是電容器本身的性質。
4.國際單位: 法拉，簡稱 法，符號是F 1 F=1 C/V
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
常用的單位：微法、皮法 1 F=10-6 F 1 pF=10-12 F
電容
四、決定電容的因素
1、猜想平行板電容器的電容與哪些因素有關？
2、用什么方法研究電容與某個因素的關系？
3、如何測電容？
Q一定，如果知道U的大小情況，能不能定性的知道電容的大小。
靜電計
偏轉角度大，U大
4、實驗操作
5、觀察記錄實驗現象并記錄
6、定性分析
平行板電容器的電容
1.板間是真空時：
2 .板間充滿介質時：
S表示兩板的正對面積
d表示兩板間的距離
εr是電介質的相對介電常數
（只適用平行板電容器）
思考與討論
（1）電容器充電后保持和電源連接,如果增大兩極板之間距離d，則U、Q、E如何變化
（2）電容器充電后斷開和電源連接，如果增大d，則U、Q、E如何變化
d
C
U不變
Q
E
U不變
d
C
Q不變
U
E不變
Q不變
思考與討論
（3）保持U不變 ，減小正對面積S，則U、Q、E如何變化
（4）保持Q不變 ，減小正對面積S，則U、Q、E如何變化
S
C
U不變
Q
E不變
U、d不變
S
C
Q不變
U
E
Q、d不變
思考與討論
（5）保持U不變，插入電介質（ε增大），則U、Q、E如何變化
（6）保持Q不變，插入電介質（ε增大），則U、Q、E如何變化
ε
C
U不變
Q
E不變
U、d不變
ε
C
Q不變
U
E
Q、d不變
例1.兩塊大小、形狀完全相同的金屬平板平行放置，構成一平行板電容器，與它相連接的電路如圖所示．接通開關S，電源即給電容器充電．則(　　)
A．保持S接通，減小兩極板間的距離，則兩極板間電場的電場強度減小
B．保持S接通，在兩極板間插入一塊介質，則極板上的電荷量增大
C．斷開S，減小兩極板間的距離，則兩極板間的電勢差減小
D．斷開S，在兩極板間插入一塊介質，則兩極板間的電勢差增大
BC
典例分析
例2.如圖所示，是一個由電池、電阻R與平行板電容器組成的串聯電路，在增大電容器兩極板間距離的過程中(　　)
A．電阻R中沒有電流
B．電容器的電容變小
C．電阻R中有從a流向b的電流
D．電阻R中有從b流向a的電流
BC
典例分析
例3.如圖所示，一平行板電容器跟一電源相接，當S閉合時，平行板電容器極板A、B間的一帶電液滴恰好靜止．若將兩板間距離增大為原來的兩倍，那么液滴的運動狀態如何變化？若先將S斷開，再將兩板間距離增大為原來的兩倍，液滴的運動狀態又將如何變化？
例3.如圖所示，一平行板電容器跟一電源相接，當S閉合時，平行板電容器極板A、B間的一帶電液滴恰好靜止．若將兩板間距離增大為原來的兩倍，那么液滴的運動狀態如何變化？若先將S斷開，再將兩板間距離增大為原來的兩倍，液滴的運動狀態又將如何變化？
S斷開，電容器的電荷量保持不變，當d′＝2d時，
由公式可知，
E不變，E′＝E
因此，液滴受力情況不變，
仍處于靜止狀態．
電容器所帶電量Q與兩極板間電勢差U的比值。
公式：C=Q/U
一、識別電容器
任何兩個彼此絕緣又相距很近的導體，組成一個電容器.
三、電容器的電容
法拉，F
單位：
四、平行板電容器的電容
①電容隨兩板距離的增大而減小
②電容由于插入電介質而增大
③電容隨兩板的正對面積的減小而減小
課堂小結
二、電容器的充放電
1.關于電容，下列說法中正確的是 （ ）
A．電容器的極板上帶電量越大，這個電容器的電容就越大
B．電容器的極板間電壓越大，這只電容器的電容就越大
C．如果電容器兩極板上沒有帶電，它的電容為零
D．對某一個電容器來說，兩板間的電勢差隨所帶電量的增加而增加
D
跟蹤練習
2.如圖所示，將平行板電容器兩極板分別接在電壓是6V的電池組正負極，跟電池組負極相連的極板帶電量為-9.0×10-8C ，則電容器的帶電量為 C，電容器的電容為 pF.若將此電容器兩極板與電動勢為12V的電池組相連，則電容器的電容為 pF.
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
－ － － － － － － －
＋Q
－Q
9.0×10-8
1.5×104
1.5×104
3.平行板電容器充電平衡后仍與電源相連，兩極板間的電壓是U，電荷量為Q，兩極板間場強為E，電容為C，現將兩極板間距離減小，則 （ ）
A. Q變大 B. C變大
C. E不變 D. U變小
AB
4.如圖所示，用靜電計可以測量已充電的平行板電容器兩極之間的電勢差U.現使B板帶電，則下列判斷正確的是 ( 　　)
A．增大兩極板之間的距離，指針張角變大
B．將A板稍微上移，靜電計指針張角將變大
C．若將玻璃板插入兩板之間，則靜電計指針張角變大
D．若將A板拿走，則靜電計指針張角變為零
AB
5.兩平行金屬板，正對放置，充電后兩極間的電勢差為2V，兩極板帶電量分別為+6×10-6 C和-6×10-6 C，求：
(1)電容C；(2)若電勢差升高1V，電容C ′和所帶電量Q′為多少
【解析】電容器的電容C=Q/U，但電容是由電容器的構造決定的，跟Q、U無關.
(1)根據電容的定義式 C=Q/U=(6×10-6/2) F=3×10-6 F
(2)若電勢差升高1V，電容器的電容仍不變，而此時所帶電量
Q′=CU′=3×10-6×3 C=9×10-6 C
謝謝
大家

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