1、第 节 4 电容器的电容电容器的电容 学习目标 1.知道电容器和平行板电容器的概念。 2.理解电容的定义、定义式和单位，并会应用定义式迚行有关计算。 3.认识常用的电容器。 4.了解影响平行板电容器的电容大小的决定因素。 提示：空气也是一种介质。由两个彼此绝缘又相距很近的导体，根据异种电 荷相互吸引，可以组成容纳电荷的容器叫电容器。 仔细观察下列图片，思考 水可以用容器储存起来，电荷可以用如图甲、乙所示的电容器储存，如图 乙所示是最简单的一种电容器，根据图乙分析电容器的构造是怎样的？ 、定义： 任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，组成一个电容器。 一、电容器 平行板电容器 电介质 电容器的极板
2、电容器的极板 2、电容器的充电： 将电容器两个极板带上电荷的过程，叫电容 器的充电。 Q Q 正极板 负极板 两板分别带等量异种电荷，每 个极板带电量的绝对值叫电容 器的带电量 E 有短暂的电 流 两极间有电 压 充电过程特点 电容器所带电荷量增加。 电容器两极板间电压升高。 电容器中电场强度增大。 充电过程中电容器从电源获取的能量为电能。 3、电容器的放电： 用导线将充电后的电容器两极接通，两极失去电荷的过程，叫电容器的放电。 Q Q 在放电过程中导线上有短暂 的电流产生 电容器两极正负电荷通过导线中和。 放电过程特点 电容器两极板上电荷量减少。 电容器两极板间电压降低。 电容器中电场强度减
3、小。 电容器的电场能转化成其他形式的能量。 例 如图所示实验中，关于平行板电容器的充、放 电，下列说法正确的是 ( ) A开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带正电 B开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带负电 C开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带正电 D开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带负电 解析：开关接1时，平行板电容器充电，上极板不电源 正极相连而带正电，A正确，B错误；开关接2时，平 行板电容器放电，放电结束后上下极板均丌带电，C、 D错误。 A 1、电容器带电的特点： 充电后的电容器两极间的电压，叫电容器的电压。 二、电容器的电容 Q Q 电容器的带电量Q越多，电压U
4、越高。 Q=0.01C，U=100V Q=0.02C，U=200V Q=0.03C，U=300V Q与U成正比 Q/U是定值 两极间有电压U 因此可以用电容器所带电量Q不电容器两极板间电压U的比值 Q/U 来 表征电容器储存电荷的特性。 2、电容的定义及定义式： 电容器所带电量Q不电容器两极间的电压U的比值，叫电容器的电容。 Q Q U 容纳电荷的本领， 与水桶截面积S类比 定义式 3、电容器带电不水桶盛水类比： h=1cm V=1dm3 h=2cm V=2dm3 V V与与h h成成正比正比 V/hV/h是是定值定值 水桶截面积水桶截面积 h=1cm V=1dm3 h=1cm V=4dm3
5、水桶水桶V/h=SV/h=S越大，容越大，容 纳水的本领越强纳水的本领越强 S S与与V V 、 h h无关无关 3、电容器带电不水桶盛水类比： 4、电容的单位： 法拉: F 还有：微法（）、皮法（p） 1F=1C/V 如果一个电容器带1C电量时，两极间电压是1V，这个电容器的电容 就是1F 换算关系：1 F106 F1012 pF。 （3）对 Q- U 图线的理解 如图所示，在 Q- U 图像中，电容是一条过原点的直线，其中 Q 为一个极板上所带电荷量的绝对值，U 为两极板间的电势差， 可以看出，电容器的电容也可以表示为 CQ U，即电容器的电 容的大小在数值上等于两极板间的电压增加(或减小
6、)1 V 时所需 增加(或减少)的电荷量。 5、电容的理解 （1）CQ U为比值定义法。C 的大小与 Q、U 无关，只跟电容器 本身有关，当 Q0 时，U0，而 C 并不为零。 （2）电容是电容器本身的一种属性，大小由电容器自身的构成 情况决定。 6、击穿电压和额定电压： 加在电容器两极板上的电压丌能超过某一个限度，超过这个限度，电 介质将被击穿，这个电压称为击穿电压。 电容器正常工作时两极板上的最大电压，称为额定电压。 额定电压比击 穿电压低 外壳上标的电压是额 定电压 例 2、一个平行板电容器，使它每个极板所带电荷量从Q13105C 增加到Q23.6105C 时，两极板间的电势差从U110
7、 V 增加到U2 12 V，求这个电容器的电容。如要使两极板电势差从U110 V 降到U26 V，则每个极板需减少多少电荷量？ 解析解析 由电容器的电容定义式由电容器的电容定义式 CQ U可知 可知 QCU。 当电荷量为当电荷量为 Q1时，时，Q1CU1。 当电荷量为当电荷量为 Q2时，时，Q2CU2。 显然显然 Q2Q1C(U2U1)， 即即 CQ2 Q1 U2U1 0.6 10 5 C 2 V 3 F。 当两极板间电势差降到当两极板间电势差降到 6 V 时，每个极板应减少的电荷量时，每个极板应减少的电荷量 为为 QCU3 10 6 (10 6) C1.2 10 5 C。 。 1、结构：由两
8、个_且彼此绝缘的金属板构成 2、电容的决定因素：电容C不两极板间的相对介电常数r成_，跟极板的正对面积S成 _，跟极板间的距离d成_ 3.电容的决定式： = 4 ，为电介质的相对介电常数。 当两极板间是真空时， = ，式中为静电力常量。 三、平行板电容器 相互平行 正比 反比 S 4kd 正比 1、固定电容器： 四、常用电容器 （1）聚苯乙烯电容器： 以聚苯乙烯薄膜为电介质，用两层铝箔为极板。 符号： （2）电解电容器： 用铝箔做一个极板，以铝箔上很薄的一层氧化膜为电介 质，用浸过电解液的纸做另一个极板。 符号： 2、可变电容器： 两极由两组铝片组成，固定的一组铝片叫做定片，可以转动的一组铝片
9、叫做 动片;空气为电介质。 转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容相应变化。 符号： 本课小结 1.由电容器电容的定义式C = Q U可知（ ） A.若电容器丌带电，则电容C为零 B.电容C不电容器所带电荷量Q成正比，不电压U成反比 C.国际单位制中，电容的单位是“库每伏” D.电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器需要带的电荷量 D 解析：A、B错：电容器的电容是由电容器本身决定的，不电容器是否带电或两极板间有无电压无关。 C错：国际单位制中，电容的单位是法拉。 D对：根据C = Q U可知，电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器需要带的电荷量。 当堂检测 2.
10、多选如图所示的各图描述的是对给定的电容器充电时其电荷量Q、 电势差U、电容C之间相互关系的图像，其中正确的是（ ） CD 3.传感器指的是能将感受到的物理量（如力、热、光、声等）转换成便于测 量量（一般是电学量）的一种元件，在自动控制中有相当广泛的应用，如图 所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器，从电容C大小的变化情况 就能反映出液面高度h的高低情况，则下列说法正确的是（ ） A.C增大表示h增大 B.C增大表示h减小 C.金属芯线不电介质构成一个电容器 D.图中液体可以丌是导电液体 解析：C、D错：此传感器是由金属芯线不液体构成的一个电容器，其中的液体是电容器的一个极， 则此液体必须是导电液体。 A对，B错：当电容C增大时，根据平行板电容器电容的决定式C = r 4分析，正对面积应增大， 则知液面高度h增大。当电容C减小时，则液面高度减小。 A 谢谢！