【中学课件】电容电介质

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1、http://www.docin.com/sundae_meng第10讲电容电介质本讲提纲1.电容器的基本原理。2.电容的决定因素。3.电场中的电介质。本讲慢慢要开始从静电向电路过渡，物理的学习的过程就是更新认知的过程。重新从更本质的角度理解带电，电流等现象会经常让我们有恍然大悟的感觉。知识模块引入：1748年的一个晴朗的日子，在巴黎圣母院前广场有一场大型“魔术”表演，观众是法国国王路易十五的王室成员和王公大臣们。魔术师诺莱特让700个传教士手牵手站一排，用手去触摸一根从玻璃瓶中引出的导线，瓶子中另引了一根线与起电机相连。当最前面的传教士接触导线的一瞬间，所有的传教士突然齐声

2、大叫起来被震倒了。这个实验轰动一时，而那个瓶子，就是莱顿发明的第一个可以把电荷“装起来”的电容，又叫莱顿瓶。知识点睛电容：顾名思义，电容器是储存电荷的装置.从莱顿开始，人类发明了各式各样的电容。下面我们分别给与定义与介绍。一．孤立导体的电容附近没有其他导体和带电体的电容叫孤立电容。不难证明，孤立电容的电势与其电量成正比。我们把其带电与电势的比叫做孤立电容器的电容值，简称电容，用字母C表示。记作：14高一·物理·竞赛班·第10讲·学生版讲述高端的真正的物理学http://www.docin.com/sundae_meng电容的单位为库伦每福特记作C/V，又叫法记作F，一般实用的

3、单位为微法μF，或者皮法pF。1F=106μF=1012pF显然上述的表达式只能是电容的测量定义式，不是确定式。以下推到球形孤立电容的决定式：如图：所以有：可见：电容只与导体的几何因素和介质有关，与导体是否带电无关，是一个类似电阻一样的电器参数。比如整个地球的电容约（这么小…由此可见球电容的电容能力很小）二．双极电容实际工作的电容大部分为双级电容，分别带等量异种电荷。此时电容器的电容为电容器一块极板所带电荷Q与两极板电势差U的比值.电容的电路符号为：如图：其中：双极电容的容值依然只与其几何参数以及两板间介质的种类有关，与是否带电以及带多少电无关。下面我们推导几种典型的电容的容

4、值决定式。不过首先我们来研究一下一般绝缘介质在电场中的行为。三．电介质的极化由于分子结构的不同，电介质分为两类：一类介质分子的正负电荷中心重合，这样的分子称为无极分子；一类介质分子的正负电荷中心不重合，形成一个电偶极子，这样的分子称为有极分子．将电介质置于静电场中，无极分子正负电荷中心错开，沿外电场方向形成电偶极子；有极分子的电偶极矩将趋于按外电场方向排列，两端面出现等量的异种电荷，这种现象叫电介质的极化，两端面产生的电荷称为极化电荷或束缚电荷．由于极化电荷产生的附加电场跟外电场反向，所以介质内的场强的比外场强小，我们把与的比值称为电介质的相对介电常数：．电介质的相对介电常数

5、与真空介电常数的乘积,称为电介质的绝对介电常数，简称介电常数．不考虑材料分子对称的因素，我们可以简单的把均匀介质中的静电规律在真空中公式中的换成14高一·物理·竞赛班·第10讲·学生版讲述高端的真正的物理学http://www.docin.com/sundae_meng．四．电容器电容的计算根据电容的定义，我们不难总结出电容决定式计算的步骤。1.设两极板分别带电±Q2.求两极板间的电场强度E，注意如果有电介质存在，场强要除以相对介电常数.3.求两极板间的电势差U4.由C=Q/U求C应用：1.平板电容如图，把两块金属板正对，中间夹上绝缘介质，就能形成平板电容。把这个电容与电源正

6、负极相接，就可以给电容冲上正负的等量异种电荷。因为平板电容器中间电场强度：所以电势差：所以平板电容器电容决定式：实际应用的平板电容：纸质电容，通过在绝缘纸间夹上很薄的锡箔，再滚成圆筒制作。2.圆柱形电容器如图用同心的导体圆筒夹着电介质制作.设单位长度带电，由高斯定理：又：3.球形电容器的电容同理易得同心球壳电容：，其中R1，R2为内外球壳半径。这里不再证明。五．电容电路14高一·物理·竞赛班·第10讲·学生版讲述高端的真正的物理学http://www.docin.com/sundae_meng电容上电压的测量，不能依赖电压表，因为电压表其实也是导体，会让电容两端相连放电。所以

7、一般只能用静电计粗略的测一下电势差，比较精确的电势差计原理很复杂，这里就不介绍了。有兴趣的同学可以自己查阅资料。1.串联电容电路特点：电压之和等于总电压，且电量处处一样，则必然有：=+…2．并联电容电路特点：电压一致，总量为各电容电量之和，则必然有：C=C1+C2…以上推导留给同学们作为小练习。3.电容器的能量用图表征电容器的充电过程，“搬运”电荷做功W就是图中阴影的面积，这也就是电容器的储能E，所以E=q0U0=C=电场的能量。电容器储存的能量究竟是属于电荷还是属于电场？正确答案是后者，因此，我们可以