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10.4 电容器的电容
“上海智造”超级电容车今在公交26路投运
民生社会 新民晚报 2019-09-27 09:53
情境与思考
电容器
电容器内部的构造是怎样的？它是怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？
莱顿瓶是一种最早用来贮存电荷的“容器”
莱顿瓶
各种各样的电容器
一、电容器
任何两个彼此绝缘又相距很近的导体组成一个电容器。
电介质
电容器的极板
电容器的极板
１.作用：
“装”电荷
2 .结构：
导体
导体
绝缘体
二、电容器的充放电
电容器的充电
+ + + + + +
- - - - - -
——使电容器两个极板带上等量异种电荷的过程
＋Q
- Q
两板分别带等量异种电荷，每个极板带电量的绝对值叫电容器的带电量Q
能量转换角度：
电源的能量转换为电容器中的电场能
E
+ + + + + +
- - - - - -
＋Q
- Q
E
电容器的放电
——将充电后的电容器两极用导线接通，两极失去
电荷的过程
U=0
能量转换角度：
电容器中的电场能
电路中其他形式的能
二、电容器的充放电
观察电容器的充、放电现象
充电：开关S接1，现象？
放电：开关S接2，现象？
电压变化 电流变化 电流方向 极板电荷量变化 板间电场强度
S接1
S接2
电压变化 电流变化 电流方向 极板电荷量变化 板间电场强度
S接1
S接2
增大至稳定
减小至0
从左至右
增大
增大
减小
减小
减小至0
减小至0
从右至左
电容器的放电
用传感器观察电容器的放电过程
放电：开关S接1后接2
现象：
电容器放电过程利用I-t图像测量电荷量Q
Q=I1t1
I
t
I
t
I1
t1
I-t图像“面积”表示电荷量
电容器放电过程I-t图像，是瞬间放电。
三、电容
想一想：怎样比较电容器的储存电荷能力呢？
1cm
圆柱形水容器的储水问题
不同容器，使其中的水位h升高1cm，所需水量Q是不同的，那怎样去表示容器的储水能力呢？
可以用=截面积S来表示
那表示电容器储存电荷的能力能否也用这个想法呢？
也就是用来表示电容器储存电荷的能力
实验：用传感器探究电容器两极板间电势差与所带电荷量的关系
实验探究2：用传感器探究电容器放电过程电荷量Q与电压U的关系
问题2：改变电容器两端电压U，测得多组I-t图象，计算每次电容器释放电荷量Q，得到如下实验数据：
第一次 第二次 第三次 第四次
电压U/V 1.61 3.24 4.88 6.52
电荷量Q/×10-3C 0.3750 0.7784 1.1894 1.5853
/×10-3C·V-1 0.233 0.240 0.244 0.242
的比值不变
三、电容
1.定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫做电容器的电容。
2.定义式：C=
三、电容
3.物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。
4.单位：电容的单位是法拉，简称法，符号是F。
常用的单位还有微法（μF）和皮法（pF）:
1μF=10-6F
1pF=10-12F
问题：能否说电容C与电荷量Q成正比，与电压U成反比呢？
注意：不能。因为电容C表示电容器储存电荷的本领，只与电容器自身结构有关，与电荷量Q和电压U无关。
三、电容
猜想:平行板电容器的电容的大小可能由哪些因素决 定呢？
四、 平行板电容器的电容
间距d
正对
面积s
电介质
思考 怎样使电容器所带的电荷量不变？
将电容器充电后与电源断开
由 得：当Q不变时，C的变化可由U的变化反映出来，例如：U变大时，表示C一定减小了。
思考 怎样测电容器两极板间的电势差的大小？
它是由验电器改装而成的，它的金属球接一导体，金属外壳接另一导体，从指针的偏角可测出两导体间的电势差。
静电计：测量电势差。
几种电介质的介电常数εr 电介质 空气 石蜡 陶瓷 玻璃 云母
介电常数 1.0005 2.0~2.1 6 4~11 6~8
注意：一般性研究中，空气对电容的影响可忽略
C和d成反比
C与S成正比
C与ε成正比
相对介电常数
正对面积
静电力常量
两极板间的距离
（平行板电容器）
平行板电容器的电容大小
课堂练习
1.（1）有一个已充电的电容器，两极板之间的电压为3V，所带电荷量为4.5×10-4C，此电容器的电容是多少？
根据可得，F=1.5×10-4F
课堂练习
（2）将电容器的电压降为2V，电容器的电容是多少？所带电荷量是多少？
①若电容器两极板间的电势差降为2V，电容器的电容不会改变，仍为1.5×10-4F；
②电容器所带的电荷量为
Q=CU=1.5×10-4×2C=3.0×10-4C
课堂练习
（3）若该电容器的击穿电压为10V，则电容器所带电荷量不会超过多少？
电容器所带最多电荷量不超过
Qmax=CUmax=1.5×10-4×10C=1.5×10-3C
2.如图所示，平行板电容器已经充电，静电计的金属球与电容器的一个极板连接，外壳与另一个极板连接，静电计指针的偏转指示电容器两极板间的电势差。实验中保持极板上的电荷量Q不变。设电容器两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ 。下列关于实验现象的描述正确的是（ ）
A .保持其他条件不变，只增大d，则θ变大
B .保持其他条件不变，只减小d，则θ不变
C .保持其他条件不变，只减小S，则θ变小
D.保持其他条件不变，只在两板间插入电介质，则θ变大
A
Q不变
d
插入电介质
εr
C=
C
C =
U
θ
C=
C
C =
U
θ
S
C=
C
C =
U
θ
感谢您的耐心聆听
I'd like to finish by saying how grateful I am for your attention.

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