第一章 靜電場 第八節 電容器與電容 教學目標 一 知識與技能1 知道什么是電容器及常見的電容器 2 知道電場能的概念 知道電容器充電和放電時的能量轉換 3 理解電容器電容的概念及定義式 并能用來進行有關的計算 4 知道平行板電容器的電容與哪些因素有關 有什么關系 掌握平行板電容器的決定式并能運用其討論有關問題 二 過程與方法結合實物觀察與演示 在計算過程中理解掌握電容器的相關概念 性質 三 情感態度與價值觀體會電容器在實際生活中的廣泛應用 培養學生探究新事物的興趣 重點 掌握電容器的概念 定義式及平行板電容器的電容 難點 電容器的電容的計算與應用教具準備 常見的電容器示教板 帶電羽的平行板電容器 靜電計 介質板 感應起電機 電線 觀察紙介電容器的構造 該元件有兩片錫箔 導體 中間是一層薄紙 兩個平行金屬板夾上一層絕緣物質能否構成一個電容器 相鄰兩個同學能否構成電容器 能 能 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 這兩個導體稱為電容器的電極 2 電容器的充放電充電 使電容器帶上電荷的過程 Q增加U增加E增加電場能增加 充電時兩個極板總是帶等量的異種電荷 每個極板帶電量的絕對值叫做電容器的帶電量放電 使電容器失去電荷的過程 Q減少U減少E減少電場能減少 3 電容器的作用 容納儲存電荷 注意 電容器充電的過程中 在兩極間加電壓 兩板帶等量異種電荷不斷增大 直到兩極電壓等于電源電壓為止 該過程中電路中有短暫的充電電流 電容器充電后切斷電源電荷不消失 從電源獲得的電能儲存在了電場中 電場能 電容器的電量 指一個極板所帶電量的絕對值 圓柱型水杯容器的儲水問題 h h A B C 1 水位每升高h 試比較A B C的儲水量 2 哪個儲水本領大 如何反映其儲水本領 思考與討論 那電容器儲存電荷的本領如何表征呢 1 電容器所帶電量Q與電容器兩極板間的電勢差U的比值 叫電容器的電容 符號C 2 電容的定義式 Q指每一個極板帶電量絕對值 U表示電容器兩板的電勢差 電壓 理解 電容器的電容與Q U無關 由電容器本身的結構決定 二 電容 3 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 4 意義 電容是一個反映電容器容納電荷本領大小的物理量 5 單位 國際單位制 法拉 法 F 1F 1C V常用單位 微法 F 皮法 pF 1F 106 F 1012pF 課堂訓練 1 某一電容器 當帶電量為4 10 6C 兩極板間的電勢差為20v 求 1 電容器的電容 2 當所帶電量減半時 電容器的電容為多少 3 如果電容器不帶電呢 研究平行板電容器的電容和哪些因素有關 三 平行板電容器的電容 1 板間是真空時 2 板間充滿介質時 式中S表示兩板的正對面積d表示兩板間的距離 r是電介質的相對介電常數 與電介質的性質有關 幾種常用介質的相對介電常數 見課本P30 四 常用電容器 1 固定電容器 電容固定不變聚苯乙烯電容器電解電容器 正負極不能接反 不能接交流電2 可變電容器通過改變兩極間的正對面積或距離來改變電容 五 電容器使用時應注意的問題 1 電容器的擊穿電壓 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 這個極限電壓稱為擊穿電壓 2 電容器的額定電壓 電容器正常工作時的最大電壓額定電壓低于擊穿電壓3 注意電解電容器的極性 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 106 F 1012pF三 平行板電容器的電容C與 r 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 例題 1 平行板電容器充電后 繼續保持電容器的兩極板與電源相連 在這種情況下 如增大兩板間距d 則電容器電容C 板間電勢差U 電容器所帶電量Q 板間場強E分別如何改變 充電后 繼續保持電容器與電源相連 電容器兩板間電勢差U不變 如增大d 則由 C將減小 再 Q減小 依E U d E將增大 2 平行板電容器充電后 切斷與電源的連接 在這種情況下 如增大d 則C U Q E分別如何改變 C變小 Q不變 U變大 E不變 課堂訓練 2 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 AD 電容器放電過程中電流隨時間變化的圖像 1 在圖中畫一個狹長矩形 它的面積的物理意義是什么 電荷量2 怎樣根據圖像計算電容器在全部放電過程中釋放的電荷量 圖像與坐標軸間的面積40格Q 3 2 10 3C 3 根據以上數據估算出的電容是多少 C