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文檔簡介
1、 知道什么是電容器以及常用的電容器 理解電容器電容的概念及其定義式CQ/U,并能用來進行有關計算 知道平行板電容器的電容與哪些因素有關 知道公式C 及其含義.攝影光線不足,你一定知道用閃光燈,可你知道閃光的能量是從哪里來的呢?它來自電容器!下圖是一種帶有內置閃光燈的照相機,相機內就裝有容量很大的電容器,你想探究一下什么是電容器嗎?1任何兩個彼此絕緣而又互相靠近的導體,都可以組成一個 兩塊正對著的、互相平行、互相絕緣而又靠近的金屬板,是最簡單的電容器,叫做 電容器平行板電容器2探究平行板電容器的電容已充電的平行板電容器與靜電計連接如圖所示,電容器極板上的電荷量不變,當板間距離增大時(如圖甲),靜
2、電計指針的偏角將 ,板間電勢差將 ,電容器的電容將 ,說明電容器的電容跟板間距離成 ,當正對面積減小時(如圖乙),靜電計的偏角將 ,板間電勢差將 ,電容將 ,說明電容器的電容跟正對面積成當兩板間插入電介質時(如圖丙),靜電計的偏角將 ,板間電勢差將 ,電容將 ,說明電容器的電容跟兩板間的電介質有關增大增大減小反比增大增大減小正比減小減小增大3常見電容器的名稱通常用電介質的名稱來命名,例如聚苯乙烯電容器的絕緣介質是聚苯乙烯,陶瓷電容器、云母電容器的絕緣介質分別是 等等電解電容器則是用浸過電解液的紙作電容器的一個 陶瓷、云母極板(1)兩個彼此絕緣而又相互靠近的導體,都可以看成是電容器(2)電容器的
3、主要作用是能夠儲存電荷或電能,這種儲存在電場中的電能叫電場能(3)電容器可以充、放電充電:使電容器兩極板帶上等量異種電荷的過程叫做充電放電:使充電后的電容器失去電荷的過程叫做放電特別提醒:放電的過程實際上就是電容器極板正、負電荷中和的過程,當放電結束時,電路中無電流.(1)意義:是描述電容器容納電荷本領大小的物理量,數值上等于使電容器兩極板間的電勢差增加1V所增加的帶電量(2)定義:電容器所帶電荷量與兩極板間電勢差的比值叫電容(3)定義式: C與Q、U無關,僅由電容器本身決定(4)單位:F、F、pF;1pF106F1012F特別提醒:電容器是一個儀器,而電容是一個物理量,它表征了電容器容納電荷
4、的本領電容器的電荷量是一個極板上電荷量的絕對值電容C是用比值定義法定義的,本章學過的電場強度E、電勢,都是用比值法定義的電容 但不能說電容C與Q成正比、與U成反比,電容C由電容器本身的性質決定,與Q、U的大小無關 (2009長沙市一中高二檢測)如圖是描述對給定的電容器充電時電荷量Q、電壓U、電容C之間相互關系的圖象,其中正確的是()答案:BCD(1)平行板電容器的電容:與平行板正對面積S和電介質的相對介電常量的乘積成正比,與極板間的距離d成反比(2)公式 k為靜電力常量是一個常數,與電介質的性質有關,稱為電介質的相對介電常數特別提醒:CQ/U要求理解并應用, 只要求了解,可以結合 ,知道C與什
5、么因素有關.(1)分類方法按形狀分:圓柱形電容器,平行板電容器,球形電容器等按構造分:固定電容器,可變電容器,半可變電容器等可變電容器通常是通過改變正對面積或改變極板間距離來改變電容的按極板間使用的電介質分:空氣電容器,真空電容器,塑料薄膜電容器,云母電容器,陶瓷電容器,電解電容器等特別提醒:靜電計是在驗電器的基礎上改造而成的,靜電計由相互絕緣的兩部分構成,靜電計與電容器的兩部分分別連接在一起,則電容器上的電勢差就等于靜電計上所指示的電勢差U,U的大小就從靜電計上的刻度讀出.(1)擊穿電壓:電容器兩極間電壓超過某一數值,電介質被擊穿,電容器損壞,這個極限電壓為電容器的擊穿電壓電容器正常工作時的
6、電壓應低于擊穿電壓(2)額定電壓:電容器長期工作時所能承受的電壓,額定電壓低于擊穿電壓(3)電容值:電容器上一般都標有電容值及額定電壓值某電容器上標有“1.5F,9V”則該電容器()A所帶電荷量不能超過1.5106CB所帶電荷量不能超過1.35105CC所加的電壓不應超過9VD該電容器的擊穿電壓為9V答案:BCDQcU1.51069C1.35105C誤區(qū)1:對平行板電容器的動態(tài)變化問題模糊不清點撥:(1)運用電容的定義式和決定式分析電容器相關量變化的思路:確定不變量,分析是電壓不變還是所帶電荷量不變 用決定式C 分析平行板電容器電容的變化用定義式 分析電容器所帶電荷量或兩極板間電壓的變化 用
7、分析電容器極板間場強的變化(2)電容器兩類問題比較 分類 充電后與電池兩極相連 充電后與電池兩極斷開 不變量 U Q d變大 C變小Q變小E變小 C變小U變大E不變 S變大 C變大Q變大E不變 C變大U變小E變小 變大 C變大Q變大E不變 C變大U變小E變小(2)電容器兩類問題比較 下面關于電容器及其電容的敘述正確的是()A任何兩個彼此絕緣而又相互靠近的導體,就組成了電容器,跟這兩個導體是否帶電無關B電容器所帶的電荷量是指每個極板所帶電荷量的代數和C電容器的電容與電容器所帶電荷量成反比D一個電容器的電荷量增加Q1.0106C時,兩極間電壓升高10V,則電容器的電容無法確定解析:電容器既然是儲存
8、電荷的容器,它里面有無電荷不影響其儲存電荷的能力,A正確;電容器所帶的電荷量指任一極板電荷量的絕對值,B錯;電容器的電容由電容器結構決定,不隨帶電量的變化而變化,C錯, 可求電容器的電容,D錯 答案:A點評:將CQ/U, 與EF/q、E 對比,弄清哪是定義式,哪是決定式 由 可推得C ,有時應用很方便 有一充電的平行板電容器,兩板間電壓為3V,現(xiàn)使它的電荷量減少3104C,于是電容器兩極板間電壓降為原來的 ,此電容器的電容是_F,電容器原來的帶電荷量是_C,若電容器極板上的電荷量全部放掉,電容器的電容是_F. 答案:1504.5104C150解析:(1)電容器兩極板間電勢差的變化量為(2)電容
9、器原來的電荷量為Q,則QCU1.51043C4.5104C(3)電容器的電容是由本身決定的,與是否帶電無關,所以電容器放掉全部電荷后,電容仍然是150F. 如圖所示,電路中,A、B為兩塊豎直放置的金屬板,G是一只靜電計,開關S合上后,靜電計指針張開一個角度,下述哪些做法可使指針張角增大()A使A、B兩板靠近一些B使A、B兩板正對面積錯開一些C斷開S后,使B板向右平移拉開一些D斷開S后,使A、B正對面積錯開一些解析:圖中靜電計的金屬桿接A極,外殼和B板均接地,靜電計顯示的是A、B兩極板間的電壓,指針張角越大,表示兩板間的電壓越高當合上S后,A、B兩板與電源兩極相連,板間電壓等于電源電壓不變,靜電
10、計指針張角不變;當斷開S后,板間距離增大,正對面積減小,都將使A、B兩板間的電容變小,而電容器電荷量不變,由CQ/U可知,板間電壓U增大,從而靜電計指針張角增大,答案應選CD.答案:CD點評:在判斷電容器相關物理量的變化時,首先要弄清哪些量是不變的,然后根據不變量和相關公式推斷其他待分析量的變化情況若電容器充電后與電源斷開,則帶電荷量Q不變;若電容器始終與電源相連,則電壓U不變分析電容器物理量變化常用的公式有: 靜電計是測量電勢差的儀器,不能用于測直流電路中兩點的電壓靜電張角大,說明極板間電勢差大 (2009福建仙游現(xiàn)代中學高二檢測)下圖的電路中C是平行板電容器,在S先觸1后又扳到2,這時將平
11、行板的板間距拉大一點,下列說法正確的是()A平行板電容器兩板的電勢差不變B平行板電容器兩板的電勢差變小C平行板電容器兩板的電勢差增大D平行板電容器兩板間的電場強度不變答案:CD 如圖所示,兩平行金屬板水平放置并接到電源上,一個帶電微粒P位于兩板間,恰好平衡現(xiàn)用外力將P固定住,然后固定導線各接點,使兩板均轉過角,如圖虛線所示,再撤去外力,則P在兩板間()A保持靜止B水平向左做直線運動C向右下方運動D不知角的值,無法確定P的運動狀態(tài)解析:設原來兩板間距為d,電勢差為U,則qEmg.當板轉過角時兩板間距ddcos, 此時電場力FqEqE/cos,其方向斜向上,其豎直分力FyFcosqEmg,故豎直方
12、向上合力為零,則P水平向左做勻加速直線運動答案:B點評:平行板電容器內場強為勻強電場,其場強 ,當兩極板接電源時其電壓恒為電源電動勢 如圖所示,有一平行板電容器,電容為C,A板接地,中間開一小孔,通過這一小孔連續(xù)地向電容器射入電子,電子射入小孔的速度為v0,單位時間內射入的電子數為n,電子質量為m,電荷量為e,電容器原來不帶電,電子射到B板時均留在B板上,求電容器兩極板能達到的最大電勢差和從開始射入電子到電容器兩極板電勢差達到最大所用的時間?答案:解析:設最大電勢差為U,由動能定理: , 此時電容器帶的電荷量: 傳感器在自動控制中有著廣泛的應用,右圖是一種測定液面高度的電容式傳感器的示意圖,A
13、為固定的導體芯,B為導體外面的一層絕緣物質,外部為導電液體,從指示器顯示的電容C大小的變化,就能反映液面的升降情況二者關系正確的是()AC增大表示h增大BC增大表示h減小CC減小表示h減小DC減小表示h增大解析:導體芯A和導電液體是電容器的兩極,當液面的高度h發(fā)生變化時,極板間的正對面積S發(fā)生變化:h增大,S增大;h減小,S減小根據平行板電容器電容的決定式C可知,S增大時,電容C增大;S減小時,電容C減小,所以選項A和C正確答案:AC點評:本題考查電容器的構成及平行板電容器電容大小的影響因素,準確分析高度h變化時對應的正對面積S的變化情況是解決問題的關鍵如圖所示,計算機鍵盤的每一個鍵下面都連有一塊金屬片,與該金屬片隔有一定空隙的是另一塊小的固定的金屬片這兩片金屬組成一小電容器該電容器的電容C可用公式CS/d計算,式中
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