(1)閉合開(kāi)關(guān)S1,請(qǐng)觀察現(xiàn)象;
(2)等待一會(huì),斷開(kāi)S1,暫短閉合S2,請(qǐng)觀察現(xiàn)象。
思考:它內(nèi)部的構(gòu)造是怎樣的?
它們的構(gòu)造有什么共同點(diǎn)?
萊頓瓶(1746年?荷蘭?)
在兩個(gè)相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì)——電介質(zhì)(空氣也是一種電介質(zhì)),就構(gòu)成了一個(gè)最簡(jiǎn)單的電容器,叫做平行板電容器。
兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體
思考:電容器“裝進(jìn)”電荷?
思考: 電容器“裝進(jìn)”電荷量?
任務(wù)二:認(rèn)識(shí)電容器的充放電過(guò)程
一.電容器1.定義:電容器是儲(chǔ)存電量和電能(電勢(shì)能)的元件。2.構(gòu)造:平行板電容器:在兩個(gè)相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì)就組成一個(gè)最簡(jiǎn)單的電容器,叫作平行板電容器。金屬板?電容器的兩個(gè)極板絕緣物質(zhì)?電介質(zhì)(空氣也是電介質(zhì))任何兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體,都可以看成一個(gè)電容器。(人和大地,用電器外殼與機(jī)芯,高壓線與地面……)3.電路圖符號(hào): 在直流電路中相當(dāng)于斷路。
二.電容器的工作原理1.電容器的充電:把電容器的兩個(gè)極板和電池的正負(fù)極相連,兩個(gè)極板分別帶上等量的異種電荷的過(guò)程叫充電。①充電時(shí)有短暫的充電電流,方向由電源正極流向電容器正極板(流向正極板)。②由于靜電感應(yīng)兩個(gè)極板總是帶等量異種電荷,每塊極板帶電量的絕對(duì)值Q叫電容器的帶電量。③充電時(shí)Q增大、U增大、E增大,電源的電能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能。充滿后均不再變化。
+ + + + + + + +- - - - - - - -
二.電容器的工作原理2.電容器的放電:把充電后的電容器兩極板接通,極板上的電荷中和,電容器不再帶電,這個(gè)過(guò)程叫放電。①放電時(shí)有短暫的放電電流,方向由電容器的正極板流向電容器的負(fù)極板(正極板流出)。②放電時(shí)Q減小到0、U減小到0、E減小到0,電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。③放電的本質(zhì)是正負(fù)電荷中和的過(guò)程。問(wèn)題:充放電時(shí)電流恒定嗎?
I-t圖像下包含的面積表示放電的電量數(shù)小方格個(gè)數(shù)可以估算放電電量的大小。
精確的實(shí)驗(yàn)表明,一個(gè)電容器所帶的電荷量Q與兩極板之間的電勢(shì)差U之比是不變的。不同的電容器,這個(gè)比一般是不同的,可見(jiàn)電荷量Q與電勢(shì)差U之比表征了電容器儲(chǔ)存電荷的特性。
三.電容1.定義:電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板之間的電勢(shì)差U之比,叫作電容器的電容,用C表示。注意:比值法定義,C與Q、U均無(wú)關(guān)。2.物理意義:表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量3.定義式:4.單位:法拉,簡(jiǎn)稱法,符號(hào)F,常用單位微法(μF)和皮法(pF)1μF=1×10-6F,1pF=1×10-12F
三.電容電容器的電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢(shì)差為1V時(shí)電容器需要帶的電荷量,電荷量越多,表示電容器的電容越大。這類似于用不同的容器裝水。如圖,要使容器中的水深都為1cm,橫截面積大的容器需要的水多。
三.電容5.擊穿電壓:加在電容器兩極板上的電壓不能超過(guò)某一限度, 超過(guò)這個(gè)限度,電介質(zhì)將被擊穿,電容器損壞。6.額定電壓:電容器外殼上標(biāo)的工作電壓,這個(gè)數(shù)值比擊穿電壓低。注意:電容器工作時(shí)所加的電壓應(yīng)小于額定電壓,否則電容會(huì)擊穿(燒壞)問(wèn)題:既然電容與Q、U均無(wú)關(guān),那與什么有關(guān)呢?
已知條件:電容器充電后Q不變,C=Q/U或者Q=CU現(xiàn)象:S減小,靜電計(jì)張角增大分析:張角增大說(shuō)明U增大,故C減小。結(jié)論: S減小,C減小即
已知條件:電容器充電后Q不變,C=Q/U或者Q=CU現(xiàn)象:d增大,靜電計(jì)張角增大分析:張角增大說(shuō)明U增大,故C減小。結(jié)論:d增大,C減小即
已知條件:電容器充電后Q不變,C=Q/U或者Q=CU現(xiàn)象:插入介質(zhì),靜電計(jì)張角減小分析:張角減小說(shuō)明U減小,故C增大。結(jié)論:εr增大,C增大即
S為正對(duì)面積,d為極板間距,εr為相對(duì)介電常數(shù),k為靜電力常量四.平行板電容器的電容1.決定式:
2.幾種常用電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)空氣的相對(duì)介電常數(shù)與1十分接近,研究中,空氣對(duì)電容的影響一般可以忽略。五.常見(jiàn)電容器1.固定電容器聚苯乙烯電容器電解電容器。2.可變電容器
例1.有人用下圖描述某電容器充電時(shí),其電荷量Q、電壓U、電容C之間的相互關(guān)系,請(qǐng)判斷它們的正誤,并說(shuō)明理由。
例2.關(guān)于電容,下列說(shuō)法中正確的是 ( )A.電容器的極板上帶電量越大,這只電容器的電容就越大B.電容器的極板間電壓越大,這只電容器的電容就越大C.如果電容器兩極板上沒(méi)有帶電,它的電容為零D.對(duì)某一個(gè)電容器來(lái)說(shuō),兩板間的電勢(shì)差隨所帶電量的增加而增加
例3.某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路觀察電容器的充、放電現(xiàn)象,下列正確的是(  )A.把開(kāi)關(guān)S接1,電壓表和電流表示數(shù)均逐漸增大B.把開(kāi)關(guān)S先接1再斷開(kāi),斷開(kāi)后電壓表示數(shù)立即變?yōu)榱鉉.電容器充電與放電過(guò)程,通過(guò)電流表的電流方向相同D.電容器放電過(guò)程,電壓表和電流表示數(shù)均逐漸減小
例4.很多手機(jī)的指紋解鎖功能利用了電容式指紋識(shí)別技術(shù)。如圖所示,指紋識(shí)別傳感器上有大量面積相同的小極板,當(dāng)手指貼在傳感器上時(shí),指紋的凸起部分(叫“嵴”)及凹下部分(叫“峪”)與這些小極板形成大量大小不同的電容器.傳感器給所有的電容器充電達(dá)到某一電壓值后,電容器放電,根據(jù)放電快慢的不同來(lái)探測(cè)嵴和峪的位置,從而形成指紋圖象數(shù)據(jù),則( ?。〢.沾水潮濕的手指不會(huì)影響正常解鎖B.極板與指紋“嵴”部分形成的電容器電容較大C.極板與指紋“峪”部分形成的電容器放電較慢D.用打印好的指紋照片覆蓋在傳感器上面也能夠?qū)崿F(xiàn)指紋解鎖
例5.如圖所示是一種通過(guò)測(cè)量電容器電容的變化,檢測(cè)液面高低的儀器原理圖,電容器的兩個(gè)電極分別用導(dǎo)線接到指示器上,指示器可顯示出電容的大小,下列關(guān)于該儀器的說(shuō)法中正確的是( ?。〢.金屬芯線粗細(xì)決定電容的大小B.芯柱外套的絕緣管越厚,該電容器的電容越大C.該儀器中電容的兩個(gè)電極分別是芯柱和電介質(zhì)D.指示器顯示出電容增大了,則電容器中液面升高了
例6.研究與平行板電容器電容有關(guān)因素的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。下列說(shuō)法正確的是( ?。〢.實(shí)驗(yàn)前,用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒與電容器a板接觸,可使電容器a板帶正電B.實(shí)驗(yàn)中,只將電容器b板向上平移,靜電計(jì)指針的張角變小C.實(shí)驗(yàn)中,只在極板間插入有機(jī)玻璃板,靜電計(jì)指針的張角變大D.實(shí)驗(yàn)中,只增加極板帶電量,靜電計(jì)指針的張角變大,表明電容增大
例7.在如圖所示的電路中,P、Q為平行板電容器兩個(gè)極板,G為靜電計(jì),開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K閉合,靜電計(jì)G的指針張開(kāi)一定的角度。下列說(shuō)法正確的是( ?。〢.保持開(kāi)關(guān)K閉合,將P向左移動(dòng)少許,G的指針張開(kāi)的角度變大B.保持開(kāi)關(guān)K閉合,將P向下移動(dòng)少許,G的指針張開(kāi)的角度變小C.?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)K,將P向左移動(dòng)少許,G的指針張開(kāi)的角度變大D.?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)K,在P、Q之間插入陶瓷板,G的指針張開(kāi)的角度變大
例8.在“用傳感器觀察電容器的充電和放電”實(shí)驗(yàn)中(電路圖如圖甲),一位同學(xué)使用的電源電動(dòng)勢(shì)為10V,測(cè)得放電的I-t圖象如圖乙所示。(1)若按“四舍五入”法,根據(jù)“I-t圖線與兩坐標(biāo)軸包圍面積”,試計(jì)算電容器全部放電過(guò)程的放電量為_(kāi)__________ ;(保留3位有效數(shù)字)(2)根據(jù)以上數(shù)據(jù)估算電容器的電容值為_(kāi)__________。(保留3位有效數(shù)字)

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