本賬號專注于高中物理知識,歡迎轉發至朋友圈、微信群,但請勿未經允許轉載至各類平臺,謝謝支持!
電容器是現代電器中常用的電子元件,幾十年來人們普遍使用的收音機、電視機、計算機等電器都需要使用大量的電容器。
當然,隨著技術的進步,這些電容器的形狀正在迅速改變。
1. 電容器
1、概念:任何兩根絕緣且靠近的導體都可以組成一個電容器,這兩根導體稱為電容器的電極。
例如兩個人靠近,或者兩塊平行的金屬板之間夾著一層薄紙,就可以形成一個電容器。
紙質電容器:由兩層長條狀的油浸紙交替夾著兩層錫箔卷起來構成的電容器。
電路中的符號:
2.電容器的充電和放電
充電:電容器充電的過程(Q增加,U增加,E增加,電場能量增加)
把電容器的兩個極板接到電源的兩個極上,電容器即可充電
充電時,兩塊極板上總是帶有等量的異性電荷,每塊極板上電荷的絕對值稱為電容器的電荷。
放電:導致電容器失去電荷的過程
(Q減小,U減小,E減小,電場能量減小)
例1:兩塊平行金屬板接入電路,如下圖所示。
當開關接通時,電容器充電,電流流過靈敏的電流表,把電能轉換成電容器的電場能;
當接b時,電容器放電——靈敏的電流表就有放電電流;電場能轉換成其他形式的能量。
2. 電容
1、定義:容器所帶電荷Q與電容器兩極板間電位差U之比稱為電容器的電容量。符號C。
2、電容的定義:
Q 表示每個極板上電荷的絕對值。
U 表示電容器兩極板之間的電位差——電壓。
注:電容器的電容量與Q、U無關,而是由電容器本身的結構決定的。對于平行板電容器,確定公式為:C =
。
(ε為介電常數,S為平行板電容器面積,k為靜電力常數,d為兩板間距離。)
電容在數值上等于將兩個極板之間的電位差增加 1V 所需的電荷量。
?3.物理意義:C是表示電容器保持電荷能力的物理量
4.單位:國際單位制中,單位為法拉(F),1F=1C/V
常見的電容一般在幾十pF到幾千μF之間。
5、加在電容器兩電極之間的電壓不能超過一定的限度,超過這個限度,就會擊穿電介質,造成電容器損壞,這個極限電壓叫擊穿電壓。工作電壓又稱額定電壓,標在電容器外殼上,是指電容器長期工作時能承受的電壓,一般都低于擊穿電壓。
3、電容器的分類:
1、從結構上看,常用的電容器分為固定電容器和可變電容器兩大類,前者的電容量是固定的,而后者的電容量一般是通過改變兩極相面對的面積來改變的,當然,也可以通過改變兩極之間的距離或改變電容器內所充的電解質來改變電容量。
2.幾種常見的固定電容器
聚苯乙烯電容、電解電容(電解電容正負極不能接反,不能接交流電)
4.電容器一些常見動態過程的分析
平行板電容器充電時,兩個板上帶有等量的相反電荷,且板之間存在電場。
電容器的兩個極板仍然與電源相連,極板間的電位差(電壓U)保持不變。
(1)保持接觸面積不變,減小板間距離d:
① 通過
兩板之間的電場強度增大,反之亦然;
② 通過
因此,電容C增大,由Q=CU可知,電容器上的電荷增加,反之亦然。
(2)保持板間距離d不變,增加基板間的面對面積S
① 通過
電容量C增大,由Q=CU可知,電容器的電荷增加,反之亦然;
②電容器極板間的電場保持不變
2、充電完成后,關斷開關,電容上的電荷Q保持不變。
保持面對面積不變,減小板之間的距離d。
① 通過
極板間的電場強度保持不變。
② 通過
因此,電容C增加,并且由于Q=CU,極板之間的電壓U減小。
【例2】如圖所示電路中,A、B為兩塊垂直放置的金屬板,G為一只靜電計,當開關S閉合時,靜電計開啟一個角度。下列哪種情況能使指針角度增大?
A. 關閉 S,并使板 A 和 B 靠近在一起。
B. 關閉 S,使得面向 A 和 B 的區域稍微偏移。
C.斷開S以增加A和B之間的距離。
D. 斷開 S,使得面向 A 和 B 的區域交錯。
答案:CD。靜電計可以檢測極板AB之間的電位差(電壓U)。
原來,當S斷開時,AB間的距離增大,電容C減小。由Q=CU可知,極板間電位差增大,靜電計指針的角度增大,C項正確;相對面積減小,電容也減小。同理,D??項正確。
實踐:
1、充電后,理想平行板電容器與電源斷開,能增加兩板間電位差的方法是:(CD)
A. 在兩塊板之間插入一塊玻璃板。B. 將兩塊板靠近一點。
C.保持兩塊板之間的距離不變,將兩塊板錯開。D.將兩塊板分開。
2、如圖所示的實驗裝置中,平行板電容器的極板A接有靈敏的靜電計,極板B接地。若極板B略微向上移動,從靜電計指針的變化可以得出平行板電容器電容量減小的結論電容器高中物理,其依據是:( )D
A.兩個極板的電壓保持不變,但極板上的電荷量減少。
B.兩個極板的電壓保持不變,但極板上的電荷量增加。
C.極板上的電荷量幾乎保持不變,兩極板之間的電壓減小
D.板上的電荷量幾乎保持不變,但兩個板之間的電壓增加。
3、如圖所示,平行板電容器通過開關S與電源相連,a點處有一個電荷量很小的點電荷,S閉合,即為a點電位電容器高中物理,F表示點電荷所受的電場力。現在將電容器的B極板略微向下移動,使兩極板間的距離增大。則:(B)
A. 增加,F 增加B. 增加,F 減少C. 不變,F 不變D. 不變,F 減少