資源簡介

(共18張PPT)
課件制作：瑞安市安陽三中
戴 益 煥
采用教材：教 育 部 規 劃 教 材
《電工技術基礎》（第二版）
劉志平 主編
第三章第一節 電容器
§3-1 電容器
極板（導體）
極板（導體）
介質（絕緣物質）
一、電容器和電容
1、電容器：
被絕緣介質隔開的兩個導體的總體，就叫電容器。
●極 板：
●電容器的介質：
組成電容器的兩個導體。
兩個極板之間的絕緣物質。
金屬引線
金屬引線
一、電容器和電容
2、電容器最基本的特性是:能夠存儲電荷。
把電容器的兩個極板分別接到電源E的正、負極上，電容器的兩個極板間便有電壓U，在電場力的作用下，自由電子定向移動，使得A板帶有正電荷，B板帶有等量的負電荷。
最后使得電容器兩極板間電壓U=E（電源電動勢），此時，電容器中就存儲了電荷和電場能量。
﹢Q
﹣Q
U
一、電容器和電容
注意：
電容器極板上所存儲的電荷量隨著外接電源的電壓的增加而增加。對某一個電容器而言，其中任意一個極板所存儲的電荷量，與兩個極板間電壓的比值是一個常數，但是對于不同的電容器，這一比值則不同。因此，常用這一比值來表示電容器存儲電荷的本領。
一、電容器和電容
3、電容的定義：
電容器任一極板所帶的電荷量（Q）和電容器兩極板間電壓（U）的比值，叫電容器的電容量，簡稱為“電容”，用字母“C”表示。
●電容定義式：
●定義式中：
Q 指一個極板上的電荷量，單位是：庫（侖），符號為：C ;
U 指兩極板間的電壓，單位是：伏（特），符號為：V ；
C 指電容器的電容，單位是：法（拉），符號為：F 。
注意：電容器是存儲電荷的設備，電容量C是表示電容器存儲電荷本領的物理量！
一、電容器和電容
4、電容的單位：
國際單位是法拉（簡稱“法”），符號為：F
常用單位有微法（ μF ）和皮法（p F）
● 其中：1F = 10 6 μF 即 1 μF = 10 - 6 F
1F = 1012 p F 即 1 p F = 10 -12 F
● 補充說明：在電容器常用單位制中，還有一個是“納法”，
符號為：n F
1F = 109 n F 即 1 n F = 10 -9 F
二、平行板電容器
1、平行板電容器的結構：
平行板導體
金屬引線
金屬引線
2、平行板電容器的電容量：
設：平行板的每個極板面積為 S，
兩平行板之間的距離為 d，
兩極板間介質的介電常數為ε
理論和實際證明：平行板電容器的電容量（ C )與極板面積( S )及介電常數( ε )成正比，與兩極板間的距離（ d ）成反比。
表達式為：
C=
ε s
d
導體面積
兩導體間距離
二、平行板電容器
在表達式
C=
ε s
d
●
中各參數的含義和單位：
ε 指某種介質的介電常數，單位是法(拉)每米，符號為 F/m
S 指每塊極板的有效面積，單位是平方米，符號為 m2
d 指兩極板間的距離，單位是米，符號為 m
C 指平行板電容器的電容(量)，單位是法(拉)，符號為 F
3、平行板電容器的電容量表達式和電容定義式的區別：
● 表達式
C=
ε s
d
說明：平行板電容器的電容量C 的數值大小是由內部結構 ε、S、d 三個參數所決定！
類似于“電阻定律”
● 定義式
表示：電容器的電容與其兩極板間電壓大小、極板所存儲的電荷量多少之間的關系。
類似于“歐姆定律”
二、平行板電容器
R=
ρL
S
二、平行板電容器
4、不同介質材料的介電常數：
● 真空的介電常數用 ε 0 表示，
ε 0 ＝8.85×10-12 F/m
● 物質的相對介電常數是：某種物質的介電常數（ ε ）與真空的介電常數（ ε 0 ）的比值，叫做某種物質的相對介電常數，用 εr 表示，注意： εr 是沒有單位的！
即：
● 物質的介電常數用（ ε ）表示，則 ε = εr ε 0
εr
＝
ε
ε 0
常用介質的相對介電常數見 P55 表3－1
同學們要注意：
并不是只有電容器才有電容，實際上任
何兩個導體之間都存在著電容。例如：輸電
線之間，輸電線與大地之間都存在電容；晶
體三極管各電極之間也存在著電容。只是因
為這些電容很小，所以才可以忽略不計。
三、例題分析
● 【 例 題1 】
將一個電容為 6.8 μ F 的電容器接到電動勢為1000 V 的直流電源上，充電結束后，求電容器極板上所帶的電荷量。
解：根據電容的定義式
得出 Q = C×U = 6.8 μ F ×1000 V
= 6.8 × 10 – 6 × 1000 = 0.0068 C
所以充電結束后，該電容器 極板上所帶的電荷量為0.0068庫侖。
※ 說明：只要給電容器充電，那么任何時刻該電容器的兩個極板上所帶的電荷肯定是數量大小相等、極性相反的（即分別為 +Q 和 – Q ) 為。因此，我們通常只分析電荷數量的大小。
三、例題分析
● 【 例 題2 】
有一真空電容器，其電容是 8 . 2 μ F ,將兩極板間的距離增大一倍后，其間充滿云母介質，求云母電容器的電容。
解：查 表 3－1 ,
設真空電容器的電容為 C 1 ，云母電容器的電容為 C 2
則有
C 1 =
ε0 s
d
C 2 ＝
εr ε 0 S
2 d
C 2 =
εr C1
2
=
7×8.2
2
= 28.7 μ F
可得到，云母的相對介電常數 εr ＝7
課 堂 練 習
1、填空題
① ﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍叫做電容器。組成電容器的兩個導體叫﹍﹍﹍，中間的絕緣物質叫﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍。
被絕緣介質隔開的兩個導體的總體
極 板
電容器的介質
② 1F = ＿＿μF , 1μF = ＿＿p F , 1F = ＿＿ p F
10 6
10 6
10 12
③ 平行板電容器的電容C與＿＿＿＿＿ 及 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 成正比，與＿＿＿＿＿＿＿＿ 成反比；與兩極板間 ＿＿＿的大小、極板所帶 ＿＿＿ 的多少無關。
極板面積S
介質的
介電常數ε
兩極板間的距離d
電壓U
電荷量Q
2、選擇題（每題至少有一個答案是正確的）
① 下列情況可使平行板空氣電容器的電容增大一倍的是（ ）
A、電容器充電后保持與電源相連，將極板面積增加一倍
B、電容器充電后保持與電源相連，將兩極板間距離增加一倍
C、電容器充電后保持與電源相連，在兩極板間充滿介電常數 εr ＝2的介質
② 可使平行板電容器兩極板間電壓增大一倍的是（ ）
A、電容器充電完畢后與電源斷開，將極板面積增大一倍
B、電容器充電完畢后與電源斷開，將兩極板間距離增大一倍
C、電容器充電完畢后與電源斷開，在兩極板間充滿介電常數 εr ＝2的介質
A C
B
制作時間： 2 0 0 6 年 4 月
課件制作： 瑞安市安陽三中
戴 益 煥
介質名稱
εr
介質名稱
εr
水
1
聚苯乙烯
2.2
石英
4.2
三氧化二鋁
8.5
人造云母
5.2
玻璃
5.0~10
酒精
35
蠟紙
4.3
純水
80
五氧化二鉭
11.6
云母
7.0
超高頻瓷
7.0~8.5
木材
4.5~5.0
變壓器油
2.0~2.2
P55 表3－1 常用介質的相對介電常數

展開更多......

收起↑