§2.5科學探究：電容器

問題導入如果能夠把“電”裝在一個容器里該有多好，如果你們是當時的科學家,你們會怎么把電荷儲存起來呢？摩擦起電機感應起電機

萊頓瓶

電容器電容器

定義：任何兩個彼此絕緣又相距很近的導體，組成一個電容器平行板電容器電介質(zhì)電容器的極板電容器的極板符號：電容器的充、放電現(xiàn)象

電容器的充、放電現(xiàn)象

充電：接上電源，使電容器兩極板帶上等量異種電荷的過程開關(guān)S接1正極板負極板有短暫的電流兩極間有電壓電容器的充、放電現(xiàn)象

充電：接上電源使電容器兩極板帶上等量異種電荷的過程＋＋＋＋＋＋＋＋－

－

－

－

－

－

－

－

＋Q－QE問題1：充電過程中，電荷為什么會移動？

而且要繞遠路移動？問題2：充電過程中，電路中是否有電流？

電流方向如何？問題3：充電過程中，電容器帶電特點如何？

所帶電荷量如何變化？問題4：為什么電荷不會一直積累，

電流不能一直持續(xù)呢？問題5：充電過程中兩極板間的電壓如何變化？問題6：充電過程中能量如何轉(zhuǎn)化？兩板分別帶等量異種電荷，每個極板帶電量的絕對值叫電容器的帶電量電容器的充、放電現(xiàn)象

充電：接上電源，使電容器兩極板帶上等量異種電荷的過程＋＋＋＋＋＋＋＋－

－

－

－

－

－

－

－

＋Q－QE特點：1.短暫電流的方向：從電源正極流向正極板，

從負極板流回電源負極2.電荷量：增加累積3.極板間電壓：升高至與電源電壓等大4.極板間電場強度：增大5.能量轉(zhuǎn)化：電能轉(zhuǎn)化為電場能儲存在電容器中電容器的充、放電現(xiàn)象

放電：用導線將充電后的電容器兩極接通，兩極失去電荷的過程開關(guān)S接2

電容器兩極正負電荷通過導線中和。電容器的充、放電現(xiàn)象

問題1：放電過程中，電荷如何移動？問題2：放電過程中，電路中是否有電流？

電流方向如何？問題3：放電過程中，電容器帶電特點如何？

所帶電荷量如何變化？問題4：放電過程中兩極板間的電壓如何變化？問題5：放電過程中能量如何轉(zhuǎn)化？＋＋＋＋＋＋＋＋－

－

－

－

－

－

－

－

＋Q－Q在放電過程中導線上有短暫的電流產(chǎn)生放電：用導線將充電后的電容器兩極接通，兩極失去電荷的過程電容器的充、放電現(xiàn)象

特點：1.短暫電流的方向：從正極板經(jīng)導線流向負極板2.電荷量：中和減少3.極板間電壓：從電源電壓值減小到04.極板間電場強度：減少5.能量轉(zhuǎn)化：儲存在電容器中的電場能轉(zhuǎn)化為

其他形式的能量放電：用導線將充電后的電容器兩極接通，兩極失去電荷的過程＋＋＋＋＋＋＋＋－

－

－

－

－

－

－

－

＋Q－Q電容器的電容C電容器帶電的特點：

充電后的電容器兩極間的電壓，叫電容器的電壓。＋＋＋＋＋＋＋＋－

－

－

－

－

－

－

－

＋Q－Q

電容器的帶電量Q越多，電壓U越高。

Q=0.01C，U=100VQ=0.02C，U=200VQ=0.03C，U=300V…………Q與U成正比Q/U是定值兩極間有電壓U電容器的電容C定義：電容器所帶電量Q與電容器兩極間的電壓U的比值定義式：

＋＋＋＋＋＋＋＋－

－

－

－

－

－

－

－

＋Q－QU單位：法拉，F(xiàn)1F=1C/V微法（μＦ）、皮法（pＦ）1F=106μF=1012pF

如果一個電容器帶1C電量時，兩極間電壓是1V，這個電容器的電容就是1F物理意義：反映了電容器容納電荷的本領(lǐng)電容器的電容C電容器的Q-U圖U/VQ/C△U△Q1C1C2△Q2C=Q/UC=△Q/△U電容器的電容C1、關(guān)于電容，下列說法中正確的是（）A．電容器的極板上帶電量越大，這只電容器的電容就越大B．電容器的極板間電壓越大，這只電容器的電容就越大C．如果電容器兩極板上沒有帶電，它的電容為零D．對某一個電容器來說，兩板間的電勢差隨所帶電量的增加而增加電容器的電容與電量Q及電壓U都無關(guān)，由電容器本身決定。與水桶截面積S類似。電容器的電容C2、如圖所示，將平行板電容器兩極板分別接在電壓是6V的電池組正負極，跟電池組負極相連的極板帶電量為-9.0×10-8C

，則電容器的帶電量為

C，電容器的電容為

PF。若將此電容器兩極接電壓12V的電池組正負極，電容器的電容為

PF。＋＋＋＋＋＋－

－

－

－

－

－

＋Q－Q9.0×10-8

1.5×104

1.5×104

電容與電壓U無關(guān)電容器的電容C3、用兩節(jié)相同的電池分別給兩個原來不帶電的電容器充電，已知C1<C2，當電容器達到穩(wěn)定時，電容器C1和C2的帶電量分別為Q1和Q2，則（）

A．Q1<Q2B．Q1>Q2

C．Q1=Q2D．無法確定平行板電容器的電容C問題1：該裝置中，電容值的變化通過什么來反映？問題2：采用何種方法探究各因素與電容的關(guān)系？談談你的實驗設計方案。問題3：保持其他條件不變，分別改變兩極板間距、正對面積以及極板間電介質(zhì)材料時，電勢差分別怎么變化？電容怎么變化？平行板電容器的電容C實驗1：探究平行板電容器電容與極板正對面積S的關(guān)系組別正對面積電容C/μF15S0.41024S0.35633S0.23242S0.1525S0.065結(jié)論：保持極板間距d和介質(zhì)不變，正對面積S越大，電容值C越大，

且C與S成正比平行板電容器的電容C實驗2：探究平行板電容器電容與極板間距d的關(guān)系結(jié)論：保持極板正對面積S和介質(zhì)不變，極板間距d越大，電容值C越小，且C與d成反比組別極板間距電容C/μF1d0.76622d0.41033d0.25444d0.177平行板電容器的電容C兩板間距離兩板正對面積介電常數(shù)真空ε=1靜電力常量平行板電容器的電容C1、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(xiàn)將兩極板間距離減小，則（）

A.Q變大 B.C變大

C.E不變 D.U變小平行板電容器的電容C2、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(xiàn)將兩極板間距離減小，則（）

A.Q變大 B.C變大

C.E不變 D.U變小平行板電容器的電容C3、

用電壓為U的直流電源給電容為C平行板電容器充電，充完電后電容器兩板間的場強大小為E。

（1）充完電后，若仍閉合電鍵K，將電容器兩極板正對面積變?yōu)樵瓉淼囊话?，則電容器的電容變?yōu)?/p>

，流過導線中的電流方向為從

極板流向

極板。

C/2正負（2）充完電后，若斷開電鍵K，將電容器的兩個極板距離變?yōu)樵瓉淼囊话?，則電容器的電容變?yōu)?/p>

，電容器兩極板間的電壓變?yōu)?/p>

，電容器兩極板間的電場強度為

。2CU/2E（3）充完電后，若仍閉合電鍵K，將一塊厚度為兩板距離一半的平行于極板的矩形金屬塊放入兩極板中間，電容器的電容變?yōu)?/p>

，流過導線中的電流方向為從

極板流向

極板。

2C負正平行板電容器的電容C4、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(xiàn)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電容器的應用

1、固定電容器：（1）聚苯乙烯電容器：

以聚苯乙烯薄膜為電介質(zhì)，用兩層鋁箔為極板。符號：＋－（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(zhì)，用浸過電解液的紙做另一個極板。符號：電容較大電容器的應用

2、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(zhuǎn)動的一組鋁片叫做動片;空氣為電介質(zhì)。

轉(zhuǎn)動動片，使兩組鋁片的正對面積發(fā)生變化，電容相應變化。符號：電容器的應用

3、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個限度，超過這個限度，電介質(zhì)將被擊穿，這個電壓稱為擊穿電壓。

電容器正常工作時兩極板上的最大電壓，稱為額定電壓。額定電壓比擊穿電壓低外殼上標的電壓是額定電壓電容器的應用

例：某電解電容器上標有“