第十章靜電場中的能量

第四節電容器的電容人教版高中物理必修三水可以用容器儲存起來，電荷也可以用一個“容器”儲存起來。怎么存？電容器++++++++++++

-----------極板電介質1、構造：在兩個相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質——電介質（空氣也是一種電介質），就組成一個最簡單的電容器，叫作平行板電容器。這兩個金屬板叫作電容器的極板。任何兩個彼此絕緣又相互靠近的導體都可以構成電容器。一、電容器紙介電容器玻璃介質真空導體板二、電容器的充、放電過程1、電容器的充電過程1、把直流電源、電阻、電容器、電流表、電壓表以及單刀雙擲開關組裝成實驗電路。2、把開關S接1，此時電源給電容器充電。現象：在充電過程中，（1）電壓表示數迅速增大，隨后逐漸穩定在某一數值，表示電容器兩極板具有一定的電勢差。（2）通過觀察電流表可以知道，充電時電流由電源的正極流向電容器的正極板。同時，電流從電容器的負極板流向電源的負極。（3）隨著兩極板之間電勢差的增大，充電電流逐漸減小至0。結果：此時電容器兩極板帶有一定的等量異種電荷。即使斷開電源，兩極板上的電荷由于相互吸引而仍然被保存在電容器中。能量變化：電容器充電的過程中，兩極板的電荷量增加，極板間的電場強度增大，電源的能量不斷儲存在電容器中。“電容器的帶電荷量Q”，是指一個極板所帶電荷量的絕對值。2、電容器的放電過程1、操作：把開關S接2，電容器對電阻R放電。2、現象：（1）觀察電流表可以知道，放電電流由電容器的正極板經過電阻R流向電容器的負極板，正負電荷中和。（2）此時兩極板所帶的電荷量減小，電勢差減小，放電電流也減小（3）最后兩極板電勢差以及放電電流都等于03、結果：電容器帶電量為零4、能量轉化：放電的過程中，電容器把儲存的能量通過電流做功轉化為電路中其他形式的能量。面積表示放電過程中電容器的放電量

一個電容器最多可以儲存多少電荷啊？實驗電路圖如圖，取一個電容器A和電壓表相連，操作步驟：1、把開關S接1，用幾節干電池串聯后給A充電，可以看到A充電后兩極板具有一定的電壓。2、把開關S接2，使另一個相同的但不帶電的電容器B圖實驗電路圖跟A并聯；現象：可以看到電壓表示數變為原來的一半；3、斷開開關S1，閉合開關S2，讓B的兩極板完全放電，隨后再斷開開關S2，把B和A并聯，電壓表示數再次減少一半還可以繼續這樣操作。

實驗表明，電容器的電荷量變為原來的一半時其兩極板間的電勢差也變為原來的一半。結論：一個電容器所帶的電荷量Q與兩極板之間的電勢差U之比是不變的。探究：電容器兩極板間電勢差跟所帶電荷量的關系（1）概念：電容器所帶電荷量Q與兩極板間電勢差U的比值叫電容器的電容。（2）定義式：（3）單位：法拉（簡稱法），符號:F1μF=10-6F，1pF=10-12F。

(4)物理意義：表征電容器容納（儲存）電荷本領的物理量。三、電容器的電容比值定義法：電容器的電容與Q、U無關，由電容器本身的結構決定。（5）電容在數值上等于使兩極板間的電勢差增加1V時，所需要的電荷量。擊穿電壓和額定電壓加在電容器兩極板上的電壓不能超過某一限度，超過這個限度，電介質將被擊穿，電容器損壞。這個極限電壓叫作擊穿電壓。電容器外殼上標的是工作電壓，或稱額定電壓，電容器長期工作所能承受的電壓。這個數值比擊穿電壓低。C2.一個電容器，充電后所帶電荷量為Q=4×10-6C時，它的兩極板間的電勢差U=2V，由此可知，該電容器的電容是_________F。如果再充進4×10-6C的電荷量，其電容為_______F。如果用導線將電容器兩極相連，放電完畢后，其電容為_______F。2×10-62×10-62×10-6

C取決于電容器自身結構，而與是否帶電及帶電多少無關。BCD3、如圖所示，是描述對給定的電容器充電時極板上帶電量Ｑ極板間電壓Ｕ和電容Ｃ之間的關系的圖象，其中正確的是（）平行板電容器由相互絕緣的兩個平行的金屬板構成的電容器靜電計用來測兩個導體導體間的電勢差（電壓），指針張角越大，說明電壓越大。

把靜電計的金屬球與一個導體連接，金屬外與另一個導體連接（或金屬外與另一個導體同時接地）從指針偏轉角度的大小可以推知兩個導體電勢差的大小。結論：s越大，C越大。操作：電量不變，A板上移，減小正對面積現象：張角變大。說明：U變大，C減小。操作：電量不變，A左移，d變大現象：指針張角變大。說明：U變大，C減小。結論：C隨d的增大而減小操作：Q不變，插入電介質現象：張角變小，說明：U變小，C增大結論：插入電介質電容增大。

板間充滿某種介質時，C會變為板間為真空時的若干倍，這一倍數叫這種電介質的相對介電常數，用εr表示。公式：理論及實驗表明：平行板電容器兩極板間是真空時，電容C跟正對面積S成正比，跟兩極板間距離d成反比。注意：一般性研究中，空氣介電常數對電容的影響可忽略符號：四、常用電容器１、從結構上來看，常用的電容器分為（1）固定電容器（2）可變電容器２、按電介質的種類，常用的電容器分為

以聚苯乙烯薄膜為電介質，用兩層鋁箔為極板。（1）聚苯乙烯電容器＋－符號：電容較大（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。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。符號：小結一、電容器1、任何兩個彼此絕緣又相互靠近的導體都可以構成電容器。2、電容器的充電：電容器與電源相連，電源能量→電場能電容器的放電：電容器與導線相連，電場能→其他形式能二、電容1、定義:C與Q、U無關2、單位：法拉F1F=106μF=1012pF三、平行板電容器的電容

C與εr、S、d有關

四、常用電容器:電解電容器,可變電容器

五、電容器使用時注意的問題

工作電壓≤額定電壓<擊穿電壓

電解電容器有極性，正負極不能接反，不能接交流電

1.電容器充電后，如果繼續保持電容器的兩極與電源相連，則兩極板U怎樣？

2.電容器充電后，如果切斷電容器的兩極與電源的連接，則電容器的帶電量Q怎樣？思考兩極板間的U保持不變電容器的帶電量Q保持不變五、電容器常見的兩種工作狀態平行板電容器的兩類典型題1、電容器充完電后，電鍵閉合，增大d，C、U、Q、E怎樣變化？減小S，U、Q、E？解析：始終與電源的連接，極板間電勢差U不變

增大d，則：2、電容器充完電后，電鍵斷開，增大d，C、U、Q、E怎樣變化？減小S，U、Q、E？解析：切斷與電源的連接，極板上的電量Q不變，增大d，則：課堂訓練1、平行板電容器充電后，與電池兩極斷開連接，當兩極板間的距離減小時（）A．電容器的電容C變大B．電容器極板的帶電量Q變大C．電容器兩極間的電勢差U變大D．電容器兩極板間的電場強度E不變AD2、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，充電荷量為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AB3、平行板電容器充電平衡后與電源斷開，兩極板間的電壓是U，充電荷量為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BCD4、如圖所示，平行板電容器A、B間有一帶電油滴P正好靜止在極板正中間，現將兩極板間稍錯開一些，其它條件不變。則（）A．油滴將向上加速，電流計中電流由b流向aB．油滴將向下加速，電流計中電流由a流向bC．油滴將靜止不動，電流計中電流由b流向aD．極板帶電量減少，兩板間電勢差和場強不變D電容器—人教版高中物理必修第三冊課件完美版電容器—人教版高中物理必修第三冊課件完美版5、水平放置的平行板電容器，兩板相距5mm，電容為2μF，當將其充電到兩板電壓為100V時，一個質量為10-10g的帶電塵埃正好在板間靜止。則塵埃的電荷量為

C。

mgF提示：電容器—人教版高中物理必修第三冊課件完美版電容器—人教版高中物理必修第三冊課件完美版6、平行金屬板A、B間距離為6cm，電勢差UAB=300V保持不變，將一塊3cm厚的矩形導體平行放入A、B板之間，它左側面P與A平行正對且離A板1cm，以B板電勢為零，則A、B兩板正中央一點C的電勢由此而發生怎樣的變化？（）

A、變為零B、仍為150VC、升高50VD、降低50VABPCC分析：原來UCB=UAB/2=150v，φB=0,φC=150V插入導體后，因靜電感應，導體為等勢體，表面為等勢面，C與導體表面電勢相等，AB間距相當于減小了3cm場強E‘=300v/3cm=104v/m,UCB'=E'd'=200vφC'=200v,升高了50vd'=2cm電容器—人教版高中物理必修第三冊課件完美版電容器—人教版高中物理必修第三冊課件完美版7、平行板電容器充電后與電源斷開，負極板接地，在兩板間有一正電荷（電荷量很少）固定在P點，如圖所示，以U表示電容兩極板間的電壓，E表示兩極板間的場強，Ep表示正電荷在P點的電勢能，若保持負極板不動，而將正極板移至圖中虛線所示的置，則A、U變大，Ep不變

B、E變大，Ep不變C、U變小，Ep變大

D、U不變，Ep不變A解：由U=4kπQd/εrS及E=4kπQ/εrS可知：d增大，則U增大而E不變；Ep=qφp=q·Ed1

也不變。電容器—人教版高中物理必修第三冊課件完美版電容器—人教版高中物理必修第三冊課件完美版8、如圖所示，

C1和

C2是兩個相同的平行板電容器，帶有相等的電荷量，用導線連接如圖。今在電容器

C1的兩極板間插入一塊電介質，在電介質插入的過程中，下列哪些現象會發生（

）

A、導線上有電流通過，方向為ab,cd

B、導線上有電流通過，方向為ba,dc

C、達到穩定時，

C1兩極板間的電壓高于

C2兩極板間的電壓

D、

C2的帶電量保持不變

B分析：穩定時：U1=U2,插入電介質C1增大，若Q1不變，則U1'>U2,則C1應該放電，電流abcd方向，Q1減少，Q2增大，U2增大，穩定后二者電壓相等，比原來都增大。電容器—人教版高中物理必修第三冊課件完美版電容器—人教版高中物理必修第三冊課件完美版謝謝收看再見電容器—人教版高中物理必修第三冊課件完美版電容器—人教版高中物理必修第三冊課件完美版1.學習可以徹底的改變自己，即使失去原來改變的條件，人也不會退回到原來的樣子，因為經過“輮”。人已經脫離一個舊我，變成一個新我.2.這一段介紹了怎樣學習，也就是學習的要素。荀子認為積累是學習的第一要素，也是學習的根本。學習可以達到奇妙的效果，可以“興風雨”“生蛟龍”。“神明自得，圣心備焉”從人的角度，來說學習的效果。接著運用正反對比的手法來說明積累的效果，體現了荀子文章說理的生動性。3.家庭在西洋是一種界限分明的團體。在英美，家庭包括他和他的妻以及未成年的孩子。而在我們中國“家里的”