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第八節(jié)電容器的電容 第一章靜電場 學(xué)習(xí)目標1 知道電容器的概念 認識常見的電容器 熟悉電容器的充 放電現(xiàn)象 2 理解電容的概念及定義方法 掌握電容的定義 公式 單位 并會應(yīng)用定義式進行簡單的計算 3 了解影響平行板電容器電容大小的因素 了解平行板電容器的電容公式 4 知道改變平行板電容器電容大小的方法 第一章靜電場 一 電容器1 結(jié)構(gòu) 由兩個彼此 又相距很近的導(dǎo)體組成 2 帶電量 電容器一個極板帶電量的絕對值 3 充放電過程 絕緣 帶電 電荷 電源的兩極 變大 變小 電場能 電場能 判一判 1 1 電容器兩極板上一定帶等量異種電荷 2 電容器的帶電量為兩極板所帶電量的絕對值之和 3 電容器充 放電時 兩極板之間有電流 提示 1 2 3 二 電容1 定義 電容器所帶的 與電容器兩極板間的 的比值 叫做電容器的電容 3 單位 在國際單位制中的單位是 給電容器帶上1庫侖的電量 如果兩極板間的電勢差是1伏 這個電容器的電容就是 1庫侖 1伏 1法拉 符號 F 1F 1C V 更小的單位還有 和 換算關(guān)系 1F F pF 4 物理意義 表示電容器容納 的物理量 5 標量 只有大小 沒有方向 電荷量Q 電勢差U 法拉 1法拉 微法 皮法 106 1012 電荷本領(lǐng) 三 平行板電容器的電容1 結(jié)構(gòu)由兩個 且彼此絕緣的金屬板構(gòu)成 2 電容的決定因素電容C與兩極板間的相對介電常數(shù) r成 跟極板的正對面積S成 跟極板間的距離d成 相互平行 正比 正比 反比 判一判 3 1 其他條件不變時 平行板電容器的電容隨極板正對面積的增大而增大 2 其他條件不變時 平行板電容器的電容隨極板間距離的增大而增大 3 任何電介質(zhì)的相對介電常數(shù)都大于1 提示 1 2 3 2 電容器的額定電壓和擊穿電壓 1 額定電壓 電容器能夠 時的電壓 2 擊穿電壓 電介質(zhì)被 時在電容器兩極板上的極限電壓 若電壓超過這一限度 則電容器就會損壞 聚苯乙烯 電解 可變 固定 長期正常工作 擊穿 對C Q U和C rS 4 kd 的理解 定義式 決定式 電容器容納電荷的本領(lǐng)由Q U來量度 由本身的結(jié)構(gòu) 如平行板電容器的 r S d等因素 來決定 思路探究 電容器的電容由哪些因素決定 答案 150 F150 F 1 對于水平放置的平行板電容器 下列說法中正確的是 A 將兩極板的間距加大 電容將增大B 將兩極板平行錯開 使正對面積減小 電容將減小C 在下板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等 厚度小于極板間距的陶瓷板 電容將增大D 在下板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等 厚度小于極板間距的鋁板 電容將增大解析 影響平行板電容器電容大小的因素有 1 隨正對面積的增大而增大 2 隨兩極板間距離的增大而減小 3 在兩極板間放入電介質(zhì) 電容增大 由此可知B C選項正確 對D選項 實際上是減小了平行板的間距 所以D選項也正確 故選BCD BCD 平行板電容器的兩類典型問題 如圖所示 A B為平行板電容器的金屬板 G為靜電計 開始時開關(guān)S閉合 靜電計指針張開一定角度 下述結(jié)論正確的是 A 若保持開關(guān)S閉合 將A B兩極板靠近些 指針張開角度將變小B 若保持開關(guān)S閉合 將A B兩極板正對面積變小些 指針張開角度將不變C 若斷開開關(guān)S后 將A B兩極板靠近些 指針張開角度將變大D 若斷開開關(guān)S后 將A B兩極板正對面積變小些 指針張開角度將不變 B 思路探究 電鍵S閉合時 Q U哪個量不變 S斷開時呢 解析 靜電計指針張開角度與A B兩極板間的電壓成正比 若保持開關(guān)S閉合 無論是將A B兩極板靠近些 還是將A B兩極板正對面積變小些 A B兩極板間的電壓都等于電源電壓 所以指針張開角度將不變 選項A錯誤 B正確 若斷開開關(guān)S后 將A B兩極板靠近些 則兩極板所帶電荷量Q保持不變 而其電容C變大 所以U Q C將變小 指針張開角度將變小 選項C錯誤 同理分析 若斷開開關(guān)S后 將A B兩極板正對面積變小些 則Q不變 C變小 所以U Q C將變大 指針張開角度將變大 選項D錯誤 解決電容器問題的方法 三個公式 兩個不變 首先明確是保持電壓不變還是保持電量不變 然后選擇公式進行分析即可 記住一個特例 保持電量不變的情況下 只改變兩極板間的距離 兩極板間的電場強度E不變 2 如圖所示 是一個由電池 電阻R與平行板電容器組成的串聯(lián)電路 在增大電容器兩極板間距離的過程中 A 電阻R中沒有電流B 電容器的電容變小C 電阻R中有從a流向b的電流D 電阻R中有從b流向a的電流 BC 帶電粒子在平行板電容器中的問題是靜電場與力學(xué)知識的綜合 分析方法與力學(xué)的分析方法基本相同 先分析受力情況 再分析運動狀況和運動過程 平衡 加速或減速 是直線還是曲線 然后選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)律 如牛頓定律 動能定理及能量守恒定律 解題 帶電粒子在電容器中的平衡與運動問題的分析方法 如圖所示 A B為平行金屬板 兩板相距為d且分別與電源兩極相連 兩板的中央各有一小孔M和N 今有一帶電質(zhì)點 自A板上方相距為d的P點由靜止自由下落 P M N在同一豎直線上 空氣阻力忽略不計 到達N孔時速度恰好為零 然后沿原路返回 若保持兩極板間的電壓不變 則 A 把A板向上平移一小段距離 質(zhì)點自P點自由下落后仍能返回B 把A板向下平移一小段距離 質(zhì)點自P點自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落C 把B板向上平移一小段距離 質(zhì)點自P點自由下落后仍能返回D 把B板向下平移一小段距離 質(zhì)點自P點自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落 答案 ACD 帶電體在勻強電場中運動狀態(tài)的變化 取決于帶電體的受力情況和初速度情況 分析靜電力時 電場強度E的變化是個關(guān)鍵 掌握U不變或Q不變兩種情況下E的變化規(guī)律 是解決這類問題的基礎(chǔ) 3 如圖所示 一平行板電容器跟一電源相接 當(dāng)S閉合時 平行板電容器極板A B間的一帶電液滴恰好靜止 若將兩板間距離增大為原來的兩倍 那么液滴的運動狀態(tài)如何變化 若先將S斷開 再將兩板間距離增大為原來的兩倍 液滴的運動狀態(tài)又將如何變化 答案 見解析 真題剖析 帶電體在平行板間的平衡問題 答案 見解析