第十章

靜電場(chǎng)中的能量第4節(jié)

電容器的電容能盛裝東西的物體稱為容器，能盛水的容器就可以稱為水容器。水可以用容器儲(chǔ)存起來(lái)，電荷是否也可以用一個(gè)“容器”儲(chǔ)存起來(lái)呢？一、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1.定義：在兩個(gè)相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì)——電介質(zhì)（空氣也是一種電介質(zhì)），就構(gòu)成了一個(gè)最簡(jiǎn)單的電容器，叫做平行板電容器。任何兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體都可以構(gòu)成電容器。2.電路圖符號(hào)：二、電容器的充、放電1.使電容器的兩個(gè)極板分別帶上等量的異種電荷，這個(gè)過(guò)程叫充電U++++++-Q+Q------Q↑、U↑、E↑穩(wěn)定后不變G（1）兩極板帶等量異種電荷；（2）兩極板間有與電源相等的電壓；（3）兩極板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)；

（4）兩極板間儲(chǔ)存有電場(chǎng)能。電能電場(chǎng)能充電完成后：Q↓、U↓、E↓穩(wěn)定后均為零其他電場(chǎng)能（1）兩極板帶電量為0；

（2）兩極板間電壓U=0；（3）兩極板間場(chǎng)強(qiáng)E=0；

（4）兩極板間無(wú)電場(chǎng)能。放電完成后：U++++++-Q+Q------G2.已經(jīng)充電的電容器兩極板上的電荷的中和過(guò)程，叫放電。用傳感器觀察電容器的充放電過(guò)程思考：充電過(guò)程中，電容器兩極板間的電勢(shì)差如何變化？能量如何轉(zhuǎn)化？隨著電容器極板所帶的電荷量越來(lái)越多，兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越大，電勢(shì)差也越來(lái)越大。當(dāng)兩極板之間的電勢(shì)差增大到電源電壓時(shí)，充電結(jié)束，能量?jī)?chǔ)存最多，充電過(guò)程中，電源的能量不斷儲(chǔ)存在電容器中。放電過(guò)程中，電容器兩極板間的電勢(shì)差如何變化？能量如何轉(zhuǎn)化？隨著電容器極板所帶的電荷量越來(lái)越少，兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越小，電勢(shì)差也越來(lái)越小。當(dāng)兩極板之間的電勢(shì)差減小到0時(shí)，放電結(jié)束，能量?jī)?chǔ)存為0，放電的過(guò)程中，電容器把儲(chǔ)存的能量通過(guò)電流做功轉(zhuǎn)化為電路中其他形式的能量。三、電容1.定義：電容器所帶電荷量Q與電容器兩極板間的電勢(shì)差U的比值，叫電容器的電容。2.公式：3.單位：法拉，簡(jiǎn)稱法，符號(hào)F；常用單位微法(μF)和皮法(pF)；

當(dāng)一個(gè)電容器帶1C電量時(shí)，兩極間電壓是1V，那么這個(gè)電容器的電容就是1F1F=106μF=1012pF5.注意：電容器所帶的電荷量Q是指一個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值。4.物理意義：描述電容器容納電荷的本領(lǐng)。電容越大，表明在相同電勢(shì)差情況下，電容器所帶的電荷越多。加在電容器兩極板上的電壓不能超過(guò)某一個(gè)限度，超過(guò)這個(gè)限度，電介質(zhì)將被擊穿，電容器損壞。這個(gè)極限電壓稱為擊穿電壓。

電容器外殼上標(biāo)的電壓是工作電壓，或稱額定電壓，額定電壓比擊穿電壓低。電容器的電容由本身結(jié)構(gòu)決定，與Q、U無(wú)關(guān)。那么，電容大小具體是由什么決定的呢？可能有板間距離d、正對(duì)面積S、板間介質(zhì)的絕緣性能等。6.平行板電容器的電容公式：兩極板間距離兩極板正對(duì)面積靜電力常量介電常數(shù)①由

判斷電容C的變化。（C隨εr、S、d的變化而變化。）②由判斷Q的變化。③由判斷E的變化。平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析d增加C減小Q=CUQ減小E=U/dE減小S減小U不變C減小Q=CUQ減小E不變E=U/d①電容器始終與電源連接，U保持不變。C減小U=Q/CU增加E不變C減小U=Q/CU增加E增加②電容器始終與電源斷開，Q保持不變。d增加S減小Q不變E=U/d（1）按結(jié)構(gòu)分：固定電容器和可變電容器。（2）按形狀分：圓柱電容器、平行板電容器、球形電容器。（3）按電介質(zhì)分：空氣電容器、真空電容器、聚苯乙烯電容器、云母電容器、陶瓷電容器、電解電容電容器等。四、常用電容器電容器充電在兩個(gè)相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì)電容單位：法拉

1F=1C/V意義：容納電荷的本領(lǐng)與電源連接，U保持不變與電源斷開，Q保持不變放電1.某電容器的外殼上標(biāo)有“1000μF80V”的字樣,該參數(shù)表明（）A．該電容器只有在電壓為80V時(shí)電容才為1000μFB．當(dāng)兩端電壓為40V時(shí)，該電容器的電容為500μFC．該電容器兩端電壓超過(guò)80V時(shí)，電容器會(huì)立刻被擊穿D．當(dāng)給該電容器兩端加上80V電壓時(shí)，電容器所帶的電荷量為8×10-2CD2.某種電容器的電容為C，當(dāng)極板上所帶電量為Q