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第二章 静电场的应用
第 1 节 电容器与电容
1.知道电容以及常用的电容器.
2.理解电容的定义式C=并会进行有关的计算.
3.知道平行板电容器的电容与什么因素有关.
教学目标
新课引入
说明：闪光灯在不到0.001s的短暂时间内发出强烈闪光，瞬间电流很大，各种电池都不能承受。
在实际中，通常用电容器放电实现闪光。
闪光灯的内部结构
闪光灯
电容器
观察与思考
一、识别电容器
观察日光灯启辉器中的电容器，思考其起到的作用。
电容器由两个互相靠近、彼此绝缘的导体组成，电容器的导体间可以填充绝缘物质(电介质)在电路中，电容器用字母 “C”及电路符号 表示。
常见的平行板电容器就是由两块正对而又相距很近的金属板组成的。如图所示的是几种常见的电容器.实际上，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.
观察与思考
1.在如图所示的电路中，将开关接到a端，观察电路中是否有电流通过，以及电流通过的时间长短.思考在这个过程中电容器的极板上带何种电荷.
二、电容器的充放电
2.将开关接到b端，观察电路中是否有电流通过，思考在此过程完成后电容器的极板上是否还有电荷.
一、充电
使电容器的两极板带上等量异种电荷的过程叫充电( charging)，每一极板所带电量的绝对值称为电容器所带的电量。
二、放电
使电容器两极板上的电荷中和的过程叫放电( discharge)。通过电流计可以观察到短暂的放电电流.
电容器能够储存电荷，那么，用什么物理量来描述它储存电荷的能力呢
三、电容器的电容
如图所示的实验原理图，其中R=10 kΩ，电容器C标有 “50 μF”，耐压为25 V，电源为1节干电池。实验时，将电流传感器和电压传感器采集的数据传输给计算机计算机通过对数据进行分析和处理，得到电容器充、放电过程中的U-t图像和I-t图像
观察与思考
(1)在充、放电过程中得到的U-t图像如图 (a)所示，试说明电容器两极板间的电压U随时间t的变化特点.
(2)在充、放电过程中得到的I-t图像如图 (b)所示，试说明电路中的电流随时间t的变化特点.
(3)图 (b) 图像中，I轴与t轴所围的面积表示了什么
观察与思考
由q=It知：表示电量
(4)当电源干电池改用2节、3节、4节、5节时，利用实验测得的数据可得根板的电量Q与所加电压关系图线如图所示，由此可得出什么结论
观察与思考
电容器所带电量Q与电容器两极间的电压U的成正比
h
h
A
B
C
用什么反映其储水本领？
=
柱形的水杯
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
C1
C2
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
U1=1V
U2=2V
U1=1V
U2=2V
如何反映其储存电荷的本领？
1、定义：
电容器所带电量Q与电容器两极间的电压U的比值，叫电容器的电容。
（适用于一切电容，由电容本身性质决定，与Q和U无关）
C =
2、定义式：
3.物理意义：表征电容器容纳电荷本领的物理量; 它反映的是电容器本身的性质。
4.国际单位: 法拉，简称 法，符号是F 1 F=1 C/V
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
常用的单位：微法、皮法 1 F=10-6 F 1 pF=10-12 F
电容
四、决定电容的因素
1、猜想平行板电容器的电容与哪些因素有关？
2、用什么方法研究电容与某个因素的关系？
3、如何测电容？
Q一定，如果知道U的大小情况，能不能定性的知道电容的大小。
静电计
偏转角度大，U大
4、实验操作
5、观察记录实验现象并记录
6、定性分析
平行板电容器的电容
1.板间是真空时：
2 .板间充满介质时：
S表示两板的正对面积
d表示两板间的距离
εr是电介质的相对介电常数
（只适用平行板电容器）
思考与讨论
（1）电容器充电后保持和电源连接,如果增大两极板之间距离d，则U、Q、E如何变化
（2）电容器充电后断开和电源连接，如果增大d，则U、Q、E如何变化
d
C
U不变
Q
E
U不变
d
C
Q不变
U
E不变
Q不变
思考与讨论
（3）保持U不变 ，减小正对面积S，则U、Q、E如何变化
（4）保持Q不变 ，减小正对面积S，则U、Q、E如何变化
S
C
U不变
Q
E不变
U、d不变
S
C
Q不变
U
E
Q、d不变
思考与讨论
（5）保持U不变，插入电介质（ε增大），则U、Q、E如何变化
（6）保持Q不变，插入电介质（ε增大），则U、Q、E如何变化
ε
C
U不变
Q
E不变
U、d不变
ε
C
Q不变
U
E
Q、d不变
例1.两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示．接通开关S，电源即给电容器充电．则(　　)
A．保持S接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小
B．保持S接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电荷量增大
C．断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小
D．断开S，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大
BC
典例分析
例2.如图所示，是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路，在增大电容器两极板间距离的过程中(　　)
A．电阻R中没有电流
B．电容器的电容变小
C．电阻R中有从a流向b的电流
D．电阻R中有从b流向a的电流
BC
典例分析
例3.如图所示，一平行板电容器跟一电源相接，当S闭合时，平行板电容器极板A、B间的一带电液滴恰好静止．若将两板间距离增大为原来的两倍，那么液滴的运动状态如何变化？若先将S断开，再将两板间距离增大为原来的两倍，液滴的运动状态又将如何变化？
例3.如图所示，一平行板电容器跟一电源相接，当S闭合时，平行板电容器极板A、B间的一带电液滴恰好静止．若将两板间距离增大为原来的两倍，那么液滴的运动状态如何变化？若先将S断开，再将两板间距离增大为原来的两倍，液滴的运动状态又将如何变化？
S断开，电容器的电荷量保持不变，当d′＝2d时，
由公式可知，
E不变，E′＝E
因此，液滴受力情况不变，
仍处于静止状态．
电容器所带电量Q与两极板间电势差U的比值。
公式：C=Q/U
一、识别电容器
任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，组成一个电容器.
三、电容器的电容
法拉，F
单位：
四、平行板电容器的电容
①电容随两板距离的增大而减小
②电容由于插入电介质而增大
③电容随两板的正对面积的减小而减小
课堂小结
二、电容器的充放电
1.关于电容，下列说法中正确的是 （ ）
A．电容器的极板上带电量越大，这个电容器的电容就越大
B．电容器的极板间电压越大，这只电容器的电容就越大
C．如果电容器两极板上没有带电，它的电容为零
D．对某一个电容器来说，两板间的电势差随所带电量的增加而增加
D
跟踪练习
2.如图所示，将平行板电容器两极板分别接在电压是6V的电池组正负极，跟电池组负极相连的极板带电量为-9.0×10-8C ，则电容器的带电量为 C，电容器的电容为 pF.若将此电容器两极板与电动势为12V的电池组相连，则电容器的电容为 pF.
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
－ － － － － － － －
＋Q
－Q
9.0×10-8
1.5×104
1.5×104
3.平行板电容器充电平衡后仍与电源相连，两极板间的电压是U，电荷量为Q，两极板间场强为E，电容为C，现将两极板间距离减小，则 （ ）
A. Q变大 B. C变大
C. E不变 D. U变小
AB
4.如图所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极之间的电势差U.现使B板带电，则下列判断正确的是 ( 　　)
A．增大两极板之间的距离，指针张角变大
B．将A板稍微上移，静电计指针张角将变大
C．若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大
D．若将A板拿走，则静电计指针张角变为零
AB
5.两平行金属板，正对放置，充电后两极间的电势差为2V，两极板带电量分别为+6×10-6 C和-6×10-6 C，求：
(1)电容C；(2)若电势差升高1V，电容C ′和所带电量Q′为多少
【解析】电容器的电容C=Q/U，但电容是由电容器的构造决定的，跟Q、U无关.
(1)根据电容的定义式 C=Q/U=(6×10-6/2) F=3×10-6 F
(2)若电势差升高1V，电容器的电容仍不变，而此时所带电量
Q′=CU′=3×10-6×3 C=9×10-6 C
谢谢
大家

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