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08-09静电场8-电容器Microsoft Office Powe


静电场

必修3-1

8

电容器的电容

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刘燕鸣

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(一)什么叫电容器? (1) 任何两个彼此绝缘又相隔很近的导 体,都可以看成一个电容器。举例。

(2

)什么叫平行板电容器?什么叫 电容器的极板?

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(3)电容器有什么用? 贮藏电量和能量 (4)电容器在电路图中的常用符号

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(二)电容器的充、放电

电源有什么 作用?

(1)充电 接通电路,两极板带等量异种电荷,这 个过程叫充电。充电后,切断电路,两极板 依然保存有电荷。

充电电流方向(暂态 电流)?达到稳定状态时, U =ε,I=0。
C

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充电后,平行板电容器 两极板间存在匀强电场。 充电过程是电容器 储存电场能的过程。 充电
充电过程能量 如何转化?

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什么叫放电?

(2)放电

充电

放电

如果把充电后的电容器的两极板接通,两 极板上的电荷互相中和,电容器就不再带电, 这个过程叫做放电。
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充电

放电

放电电流?放电完毕后,UC=0,I=0。 放电过程中的能量如何转化?

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(三)电容 (1)什么叫“电 容器所带的电量 (Q)”?
讨论:若电容 器两极板所带 的电量分别为 q和- q,则电 容器所带的电 量Q为多少?

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(2)电容定义(比值法) 由实验表明:电容器所带的电量Q与电容 器两极板间的电势差U成正比,比值Q/U是一 个常量。不同的电容器,这个比值一般不同。
什么叫电容?

Q 定义式: C ? U
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Q 定义式: C ? U
C由电容器本身的因素决定,与Q、U无关。 C是表示电容器容纳电荷本领的物理量。在数 值上的意义是什么?
用类比法理解电容器的 意义。怎样类比?

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(3)电容的单位 在国际单位制中,电容的单位是法拉, 简称法,符号是F。1F的定义?
记忆单位换算关系:1F=106μF=1012PF

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(四)平行板电容器的电容
(1)图示实验:器材?方法?(控制变量法)

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保持Q和d 不变, S越小,电势差 U越大,表示电 容C 越小

保持Q和S 不 变, d 越大, 电势差U越大, 表示电容C越 小。

保持Q 、S和d 不变,插入电 介质后,电势 差U减小,电 容C增大。 刘燕鸣

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用电荷密度、电场线的疏密、匀强 电场知识来解释实验现象
(2)平行板电容器的电容公式:

S C? 4?kd ?rS C? 4?kd
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各字母表示什 么物理量?条 件?

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一般说来,电容器的电容是由两个导体的相对 位置以及极板间的电介质决定的。 什么叫电介质的介电常数(ε)?了解几 种电介质的介电常数。 C空=ε空C真 C油=ε油C真

介电常数有单位吗?
电介质 空气
1.0005

煤油
2

石蜡
2.0~2.1

陶瓷
6

玻璃
4~11

云母
6~8


81

εr

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(五)常用电容器 从构造上分:固定电容器和可变电容器

+ -

(1)图中哪一个是聚苯乙烯电容器?它的构造怎样? 它的电容固定吗?
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(2)图中哪一个是电解电容器?它的构造怎样? 它的电容固定吗?接入电路时应注意什么?它 的符号由什么特点?

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固定电容器及其符号

可变电容器及其符号

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(3)下图是可调电容器,观察它的构造特点, 分析调节电容的原理。 (六)什么叫“击穿电压”?什 么叫“额定电压”? 理解“电介质被击穿”的意义。 比较击穿电压和额定电压。

?rS C? 4?kd
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(七)电容式传感器 (1)理解电容式传感器概念。

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金属芯线 电介质

导电液体

h

测定角度θ的电 容式传感器

?S C? 4?kd 南京外国语学校

测定液面高度h的 电容式传感器
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测定压力F 的电容 式传感器

?S C? 4?kd
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?S C? 4?kd
测定位移x的电容 式传感器

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什么叫传感器? 了解电阻式传感器的原理。

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静电场 例题1、右图电路中电 源电压是8V,右下图是 电路中的电容器放电电 流图象。问: (1)I—t图与坐标 轴围成的面积表示什 么?

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(2)怎样估算 电容器在全部放 电过程中释放的 电荷量? (3)估算电容 器的电容量?

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例2:如图所示电路,平板 电容器水平放置,开关闭合后, 有一个带电微粒在电容器中处 于静止状态。 (1)保持开关闭合,保持正对面面积不变,而 增大极板间的距离,则电容器所带的电量、电容器 两极板间的电势差如何变?微粒如何运动?

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静电场 例2:如图所示电路,平板 电容器水平放置,开关闭合后, 有一个带电微粒在电容器中处 于静止状态。 (2)若使开关断开,保 持正对面面积不变,而增大 极板间的距离,则电容器所 带的电量、电容器两极板间 的电势差如何变?微粒如何 运动?
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(3)若使开关断开,保持极板间的距离不变,而 使两极板错开一些,则电容器所带的电量、电容器 两极板间的电势差如何变?微粒如何运动?

(4)保持开关闭合,保持正对面面积不变,而 调节变阻器,则电容器所带的电量、电容器两极板 间的电势差如何变?微粒如何运动?

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