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第十章　静电场中的能量
4.1　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
1.定义：任何两个彼此绝缘且又相隔很近的导体就构成了一个电容器。
2.构造：两个互相靠近彼此绝缘的导体。
3.作用：存储电荷(存储电能)。
一、电容器
一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一
十 十 十 十 十十 十 十十 十 十 十 十十 十 十
电容器的充放电现象
一、电容器
3、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
一、电容器
+ + + + + +
- - - - - -
＋Q
- Q
E
4、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
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
一位同学用电流传感器观察电容器放电过程的变化情况得到的I－t图像如图所示，电源电压是8 V。
(1)在图中画一个竖立的狭长矩形(在图的最左边)，它的面积的物理意义是什么？
这一段时间内电路中流过的电荷量。
(2)怎样根据I－t图像估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量？试着算一算。
通过计算图线与横轴围成的面积，约为42格，则Q≈3.4×10－3 C。
电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系
实验结论：
实验表明，电容器的电荷量变为原来一半时，其两极板间的电势差也变为原来的一般。
精确实验表明，一个电容器所带的电量Q与两个极板间的电势差U的比值是不变的。不同电容器，这个比值一般是不同的，可见这个比值表征了电容器储存电荷的特性。
1.定义：
电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫电容器的电容.
二、电容
2.公式：
3.单位：
法拉，简称法，符号F；常用单位微法(μF)和皮法(pF)；
当一个电容器带1C电量时，两极间电压是1V，那么这个电容器的电容就是1F
1F=106μF=1012pF
5.注意：电容器所带的电荷量Q是指一个极板所带电荷量的绝对值。
4.物理意义：描述电容器容纳电荷的本领。电容越大，表明在相同电势差情况下，电 容器所带的电荷越多。
探究影响平行板电容器电容的因素
6.平行板电容器的电容公式：
两极板间距离
两极板正对面积
静电力常量
介电常数
二、电容
(1)电容器充电后保持和电源连接
U不变
C减小
d增大
E=U/d减小
Q=UC减小
C增大
Q=UC增大
s增大
E=U/d不变
(2)电容器充电后断开和电源连接
Q不变
d增大
C减小
U=Q/C增大
E=U/d
s增大
C增大
U=Q/C减小
E=U/d
7、两类常见问题(判断C、U、Q、E的变化）
不变
减小
三、常用电容器
1.聚苯乙烯电容器：
以聚苯乙烯薄膜为电介质，两层铝箔为极板.
(1)符号：
(2)样品：
三、常用电容器
＋
2.电解电容器：
用铝箔做一个极板，以铝箔上很薄的一层氧化膜为电介质，用浸过电解液的纸做另一个极板。
(1)符号：
(2)样品：
3.可变电容器：
两极由两组铝片组成，固定的一组铝片叫做定片；可以转动的一组铝片叫做动片;空气为电介质。
转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容相应变化。
三、常用电容器
(1)符号：
(2)样品：
1.心室纤颤是一种可能危及生命的疾病。一种叫作心脏除颤器的设备，通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，使心脏完全停止跳动，再刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。
如图是一次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为 15 μF，充电至9.0 kV 电压，如果电容器在 2.0 ms 时间内完成放电，这次放电有多少电荷量通过人体组织？
解：
小试牛刀
2. 对于给定的电容器，在描述电容量 C、带电量 Q、两板间电势差 U 的相互关系中，下列图中正确的是 ( )　
ACE
小试牛刀
3. 某一电容器，当所带电量为4×10-6C，两极板间的电势差为20v，求：
（1）电容器的电容.
（2）当所带电量减半时，电容器的电容为多少
（3）如果电容器不带电呢？
解:（1）
（2）仍是2×10-7 F
（3）仍是2×10-7 F
小试牛刀
1. 定义：
电容器所带电量Q与两极板间的电势差U的比值。
课堂小结
2. 公式：
（比值定义法）
3. 意义：
描述电容器储存电荷本领的物理量。
4. 单位：
法拉，简称：法，符号为F。
1μF = 10-6F
1pF = 10-12F
5. 决定因素：
由电容器本身结构特性有关，与带电量及电压无关。
工作电压≤额定电压＜击穿电压
6. 平行板电容器电容：
板间真空：
板间有介质：
相对介电常数
（决定式）

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