1、四、电容器,1.了解电容器的功能,电容器如何工作,知道常见的电容器有哪些。 2.了解不同电容器的电容量不同,知道决定电容器电容的因素。,一,二,一、电容器 1.莱顿瓶是最早出现的电容器,电容器是储存电荷的装置。 2.在两个正对的平行金属板中间夹上一层绝缘物质电介质,就形成一个最简单的电容器,叫作平行板电容器。 3.两个彼此绝缘而又互相靠近的导体,都可以组成一个电容器。 4.使电容器的两个极板分别带上等量异种电荷的过程叫作电容器的充电。,一,二,二、电容器的电容 1.一般来说,电容器极板的正对面积越大,极板间的距离越近,电容器的电容就越大,极板间电介质的性质也会影响电容器的电容量。 2.在国际单
2、位制中,电容的单位是法拉,简称法,符号是F。 3.法拉这个单位太大,常用的较小的单位还有微法和皮法。 4.1 F=10-6 F;1 pF=10-12 F。,一,二,电容式话筒的示意图如图所示。话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层,膜后有一金属板,振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极板,在两极板间加一电压U,人对着话筒说话时,膜前后振动,使声音信号转化为电信号。导致该电容器电容变化的原因是什么?提示:人对着话筒讲话时,振动膜前后振动,从而引起振动膜(金属层)与金属板间距离的变化,即引起电容的变化。,一,二,一、电容器的充、放电过程分析 1.充电过程 如图所示,原来不带电的电容器与电源连接后,
3、有顺时针方向的电流,使电容器上极板带正电,下极板带负电,且电荷量越来越大,电压也越来越高。,一,二,(1)在充电过程中,电路中电流由电源正极流向电容器正极板,电流大小逐渐减小。 (2)在充电过程中,电容器两板间电压越来越高,板间电场强度越来越大。从能量观点看,充电过程就是电源提供的电能转化为电容器的电场能的过程。 (3)充电完毕,电容器两个极板分别带上等量异种电荷。 注意:充电电压不能超过电容器的额定电压,否则电容器可能被击穿。,一,二,2.放电过程 如果充电后的电容器两极板用导线接通(如图中开关由1合向2后),两极板上的电荷将中和,这就是电容器的放电过程。电容器放电示意图 (1)在放电过程中
4、,电路中电流由正极板流出,流入负极板,极板上的电荷越来越少,电流逐渐减小。 (2)在放电过程中,电容器两板间电压越来越低,板间电场强度越来越小。从能量观点看,放电过程就是电容器把储存在两板间的电场能转化为电路中的电能的过程。 (3)在放电过程中,电容器相当于电源,放电完毕,电容器不再带电。,一,二,3.判断充、放电电流方向的方法 在判断充、放电电流方向时,我们可以用等效的方法,即充电时,电容器可等效成一个用电器,电流从电源的正极流向电源的负极;放电时,电容器等效成电源,电流从等效电源(即电容器)的正极流向等效电源(电容器)的负极。 特别提醒无论是充电过程还是放电过程都是很短暂的。当充、放电结束
5、时,充、放电电流消失,此时连接电容器的电路处于断路状态。,一,二,二、对电容器和电容的理解 1.电容器是一个电学元件,而电容是一个物理量,它表征了电容器容纳电荷的本领。电容大,电容器储存电荷的本领强。 2.电容器带的电荷量是一个极板上电荷量的绝对值。 3.电容的大小与极板的正对面积、极板间的距离、极板间电介质的性质有关,与所带电荷量Q及两极板间电压U无关。 特别提醒类比法理解电容:向不同形状的容器注水时,各容器水面都会升高,但是要使不同容器的水面都增加相同高度,所需注入的水量不同,这只决定于容器的形状和尺寸。,类型一,类型二,类型三,电容器的充、放电过程分析 【例1】 如图所示,当开关S分别接
6、1、2时,分析灵敏电流计G的指针是否发生偏转。若不偏转,为什么?若偏转,分别说明流过电流计G的电流方向。,类型一,类型二,类型三,解析:当开关S接1时,电容器两极板分别接在电池两端,电池给电容器充电,使电容器上极板带上正电荷,下极板带上负电荷,电路中有从a流向b的电流,电流计G指针发生偏转。当开关S接2时,充了电的电容器的两极板被导线连接,使两极板上正、负电荷发生中和,电路中有从b流向a的电流,电流计G的指针发生偏转。两次电流计指针偏转的方向相反。 答案:当开关S接1时,电路中有从a流向b的电流,电流计G指针发生偏转。当开关S接2时,电路中有从b流向a的电流,电流计G的指针发生偏转。两次电流计
7、指针偏转的方向相反。 题后反思电容器充、放电过程中,即电容器的电荷量变化时,电路中会形成瞬间电流。只有明确了电容器是充电还是放电,才能判断出电路中充、放电电流的方向。,类型一,类型二,类型三,对电容的理解 【例2】 下列关于电容的说法,正确的是( ) A.一只电容器所带的电荷量越大,电容越大 B.如果一个电容器两极板间没有电压,就没有电荷量,也就没有电容 C.对于可变电容器而言,在其他条件不变的基础上,电容器极板的正对面积越大,电容越小 D.对于可变电容器而言,在其他条件不变的基础上,电容器极板的正对面积越大,电容越大,类型一,类型二,类型三,解析:电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量,其
8、大小是由电容器自身性质决定的,取决于两极板的正对面积、极板间的距离及两极板间电介质的种类这三个因素,所以选项A、B错误;对于可变电容器,正对面积越大,板间距离越小,电容也就越大,故选项C错误,选项D正确。 答案:D 题后反思电容的大小只取决于电容器本身。,类型一,类型二,类型三,影响电容大小的因素 【例3】 传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)转换成电学量的一类元件,在自动控制中有着相当广泛的应用。如图所示,一种测定液面高度的电容式传感器的示意图。金属芯线与导电液体形成一个电容器,从电容C的大小变化就能反映液面的升降情况,两者的关系是( ),A.C增大表示h增大 B.C减小表示h减小 C.C增大表示h减小 D.C减小表示h增大,类型一,类型二,类型三,解析:由题意知,金属芯线与导电液体形成一个电容器,液面升降时,相当于电容器两极板的正对面积改变,从而改变电容C的大小。当液面升高时,h增大,正对面积增大,C就增大;相反,液面降低时,则C减小。 答案:AB 题后反思解答此类问题时要注意两点:(1)找出相当于两个极板的部分;(2)外界条件变化引起电容器的哪个因素改变。,
