17第七節了解電容器

2023-01-30 03:39:03 字數 4797 閱讀 6123

三維目標

知識與技能:

1.知道電容器以及電容器的作用與應用,識別常用的電容器,知道電容器的充放電;

2.理解電容的物理意義及電容的定義式c=,並會進行有關的計算;

3.事物的本質由自身的因素決定,學會用控制變數法**電容器電容的決定因素;

4.知道平行板電容器的電容與什麼因素有關,熟悉平行板電容器及內部電場特點;

5.理解決定電容量的因素及靜電計的作用。

過程與方法:

觀察電容器的結構和電容器的充放電過程,認識實驗在物理學研究中的作用。

定義電容器的電容,加深對比值定義法的認識。

經歷決定電容因素的**過程,嘗試用科學**方法研究物理問題。

情景引入

電阻式觸控螢幕是薄膜加上玻璃的結構,當觸控時,薄膜下層的ito會接觸到玻璃上層的ito,經由感應器傳出乙個訊息,再從控制器送到計算機端,藉由驅動程式轉化到螢幕上的x、y值,而完成點選的動作,並呈現在螢幕上的,其精確度較高,在手機上小螢幕上容易操作,但只能是單點觸控,目前大多手機採用

電容式觸控螢幕的構造主要是在玻璃螢幕上鍍一層透明的薄膜體層,再在導體層外加上一塊保護玻璃,雙玻璃設計能徹底保護導體層及感應器。電容式觸控螢幕在觸控螢幕四邊均鍍上狹長的電極,在導電體內形成乙個低電壓交流電場。在觸控螢幕時,由於人體電場,手指與導體層間會形成乙個耦合電容,四邊電極發出的電流會流向觸點,而電流強弱與手指到電極的距離成正比,位於觸控螢幕幕後的控制器便會計算電流的比例及強弱,準確算出觸控點的位置。

電容觸控螢幕的雙玻璃不但能保護導體及感應器,更有效地防止外在環境因素對觸控螢幕造成影響,就算螢幕沾有汙穢、塵埃或油漬,電容式觸控螢幕依然能準確算出觸控位置。 電容屏在原理上是把人體當作乙個電容器元件的乙個電極使用, 當有導體靠近與夾層ito工作面之間耦合出足夠量容值的電容時,流走的電流就足夠引起電容屏的誤動作。 其精確度不如電阻屏,在手機大螢幕設計上要用手指來操作,容易受環境影響,但能多點觸控.

兩種螢幕各有優缺點,電阻屏較成熟,成本也較低,目前大多系統支援,電容屏是未來發展趨勢.

問題**

知識點一、電容器的電容

走進生活

很多電子產品中,電容器都是必不可少的電子元器件,它在電子裝置中充當整流器的平滑濾波、電源和退耦、交流訊號的旁路、交直流電路的交流耦合等。由於電容器的型別和結構種模擬較多,因此,使用時不僅需要了解各類電容器的效能指標和一般特性,而且還必須了解在給定用途下各種元件的優缺點、機械或環境的限制條件等。

自主**

電容器可以用來儲存電荷。電容器由兩個互相靠近、彼此絕緣的導體組成,導體間可以填充絕緣物質。

使電容器的兩個極板帶上等量異種電荷的過程叫充電,每一極板所帶電荷量的絕對值稱電容器所帶的電荷量。

使電容器兩極板上的電荷中和的過程叫放電。

電容器的電容反映的是電容器容納電荷的能力。定義式是,單位是法拉,簡稱法,符號是f。

各個擊破

(1)平行板電容器帶電特點,兩板帶等量異種電荷,分布在兩板相對的內側。板間形成勻強電場,方向垂直於板麵。

(2)電容器充電實質上是電容器逐步從電源獲得能量儲存在電場之中,稱為電場能。充電過程,有電流,方向是流入正極板,電容器所帶電荷量增加,電容器兩極板間電壓公升高,充電穩定後,電容器所在電路中不再有電流。

(3)電容器放電實質上是電容器逐步將電場能轉化成其他形式的能.放電過程,有電流,方向是從正極板流出,電容器所帶電荷量減少,電容器兩極板間電壓降低,放電結束後,電容器所在電路中不再有電流,兩板間也不再有電量。實際上就是電容器極板正、負電荷中和的過程。

(4)電容器是乙個實物元件,而電容是乙個物理量,它表徵了電容器容納電荷的能力。電容器的帶電量是指乙個極板上電荷量的絕對值。電容c是用比值定義的,電容c與電容器所帶電荷量q,兩板間電壓u無關,由本身結構決定。

電容單位關係:。

(5)常見電容器:

固定電容器可變電容器微調電容器電解電容器

符號如下:

互動空間

討論與交流:

(1)甲同學認為電容器充電的過程,就是使電容器其中乙個極板帶上電荷的過程,你認為是這樣的嗎?

答案:不是,電容器充電是兩極板帶上等量的異種電荷,其中乙個極板所帶電量的絕對值叫電容器的帶電量。

(2)乙同學認為電容器帶電量越多,則電容器的電容越大,電容器不帶電,則電容器的電容為零,你認為正確嗎?

答案:不正確,電容器的電容由本身性質決定,反映的是電容器能容納電荷的能力,與某時刻電容器所充的電量多少無關,電容器不帶電,電容仍是一樣的。

(3)丙同學由定義式得出結論:電容器的電容c和帶電量成正比,和兩極電壓u成反比,你認為正確嗎?

答案:不正確,是利用電容器帶電量q和兩極電壓u成正比而定義電容大小的,電容c與q、u無關,由電容器本身性質決定。

例1. 某電解電容器(有規定接法的正、負兩極)上標有「50v、47μf」的字樣,對此,下列說法正確的是 ( )

a.此電容器只能在直流50v及以下電壓才能正常工作

b.此電容器只能在交流50v及以下電壓才能正常工作

c.當工作電壓是50v時,電容才是47μf

d.當電容器兩端電壓是10v時,電容器充電量是

解析:電解電容器只能接直流電壓,所以a選項正確,電容由電容器本身性質決定,與兩端電壓無關,所以c選項錯誤,由q=cu得,d選項正確。

答案:ad

針對訓練1.電容器a的電容比電容器b的電容大,這表明()

所帶的電荷量比b多

比b能充更多的電荷量

的體積比b大

d.兩電容器的電壓都改變1v時,a的電荷量改變比b的大

解析:電容是電容器的固有屬性,由電容器本身性質決定,反映的是電容器容納電荷的能力,但不表示充得電荷量或帶電荷量的多少,因為電容器帶電量由電容及兩端電壓決定,可見a、b、c選項都錯誤,由於電容器帶電量q和兩端電壓u成正比,可得:,所以,d選項正確。

答案:d

即時反饋:

即時反饋參***

(1)使電容器的兩個極板帶上等量異種電荷的過程叫充電,每一極板所帶電荷量的絕對值稱電容器所帶的電荷量。使電容器兩極板上的電荷中和的過程叫放電。

(2)電容器的電容反映的是電容器容納電荷的能力。定義式是,單位是法拉,簡稱法,符號是f。電容器的電容c與帶電量q和電壓u無關,由電容器本身性質決定。

知識點二、決定電容的因素

走進生活

所謂電容器,就是容納和釋放電荷的電子元器件。電容器的基本工作原理就是充電放電,當然還有整流、振盪以及其它的作用。另外電容器的結構非常簡單,主要由兩塊正負電極和夾在中間的絕緣介質組成,所以電容器型別主要是由電極和絕緣介質決定的。

電容器的用途非常多,例如儲存電能、感測器、濾波、調諧、整流、隔直流、旁路(去耦)、耦合、溫度補償、計時等等。最常用的是電容器的儲存電能,用於必要時的釋放。例如相機閃光燈,加熱裝置、充當電源等等(如今某些電容的儲能水平已經接近鋰電池的水準,乙個電容儲存的電能可以供乙個手機使用一天),電容是電容器容納電荷能力的反映,它是由什麼因素決定的呢?

自主**

1.平行板電容器的電容與兩極板的正對面積成正比,與兩極板間的距離成反比,並跟板間插入的電介質有關,插入電介質比沒有插入電介質時,電容要大。

2.電容器與電源相接,電路不改變時,其兩端電壓不變。當電容器充電後,與電源斷開,其帶電荷量不變。

3.靜電計是用於定性測量電容器兩端電壓的,當靜電計偏角張大時,反映電容器兩端電壓變大。

4.電容器的耐壓值表示電容器正常使用時兩個電極間所能承受的最大電壓。

各個擊破

(1)靜電計的結構如圖所示,電容器a板與驗電器金屬箔電勢相等,電容器b板和驗電器外殼接地,電勢都為零,所示驗電器金屬箔與外殼的電勢差等於電容器兩板間的電勢差。當金屬箔的帶電量增多時(因為驗電器帶電荷量相比電容器帶電荷量小得多,所以可認為幾乎不影響到電容器的帶荷電量),張角會增大,同時驗電器金屬箔與外殼之間電勢差變大,從而反映出電容器兩極板之間的電勢差變大。所以從金屬箔的張角大小能定性測出電容器兩極板間的電勢差大小,而電容器兩極板的帶電量是幾乎不改變的,進而由知道電容器的電容變小。

當金屬箔的帶電量減少時,情況剛好相反。

(2)通過靜電計實驗驗證:平行板電容器的電容與兩極板的正對面積成正比,與兩極板間的距離成反比,並跟板間插入的電介質有關。

(3)電容器的耐壓值表示電容器正常使用時兩個電極間所能承受的最大電壓。

(4)平行板電容器與電源相接,電路不改變時,其兩端電壓u不變,此時減小電容器的板間距離或增大板間正對面積,插入介質都能增大電容器的電容,由q=cu可得電容器充電量增多,迴路中伴隨有電流出現;反之,使電容器的電容減小,電容器會放電,迴路中同樣會有電流,但方向相反。

(5)當電容器充電後,與電源斷開,其帶電荷量q不變,此時減小電容器的板間距離或增大板間正對面積,插入介質都能增大電容器的電容,由可得電容器兩端電壓變大;反之,使電容器的電容減小,電容器兩端電壓變小。

互動空間

討論與交流:

(1)甲同學認為靜電計張角變大,說明金屬箔帶電荷量增大,所以電容器的電量減小,你是怎樣理解的呢?

答案:甲同學的想法不完全對,靜電計張角變大,確實是因為金屬箔所帶電荷量增大,增大的電荷量是從電容器中轉移的,但是對於電容器來講,這種電荷量的變化與它所帶總電量是微不足道的,可以忽略,所以我們認為靜電計張角變大,電容器所帶電荷量(幾乎)不變。

(2)乙同學認為電容器與電源相接,如圖所示,充電穩定後,將電容器兩極板間的距離增大些,會有電流從電路中的a到b的方向流過電阻,你認為正確嗎?

答案:不正確,極板間距離d變大,電容c變小,而電容器兩端電壓不變,所以電容器帶電荷量減少,要放電,電流應該從電容器正極板(上板)流出,也就是從b到a的方向流過電阻。乙同學將電流方向判斷錯了。

(3)如上圖所示,電容器與電源相接,充電穩定後,討論①將電容器兩極板的正對面積s減小;②將電容器兩極板間距離d減小,電容器中電場強度會有怎樣的變化?

答案:①將電容器兩極板的正對面積s減小,電容器電容c變小,所帶電荷量q變小,但兩極板間電壓不變,所以電場強度不變;②將電容器兩極板間距離d減小,電容c變大,所帶電荷量變大,但兩極板間電壓不變,所以電場強度,因為d變小,所以e變大。

1 7了解電容器

考點1 電容器 1 定義 兩個相互靠近又彼此絕緣的導體組成乙個電容器。在電路中具有儲存電荷的功能。2 充電和放電 使電容器帶點叫充電,使充電後的電容器失去電荷叫放電,充電過程實質上是電源逐步把正電荷從電容器的負極板移到正極板的過程。此過程,電源將一部分電能儲存在電容中,放電時,這部分能量又釋放出來。...

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