电容器问题的动态分析教学.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,电容器问题的动态分析,电容器的充电,(,放电,),当电容器充电,(,放电,),结束,电容器所在电路中无电流,电容器两板间电压,(,等于零,),与电源电压相等,.,有电流,电流方向流入,(,出,),电容器正极板,电流强度由大变小,;,电容器所带电量增加,(,减少,);,电容器两极板电压升高,(,降低,);,电容器中匀强电场的场强增大,(,减小,);,电源的化学能转化为电容器中匀强电场的电场能,.(,匀强电场的电场能转化为其它形式的能,.),一、理解电容器的充电和放电过程及其特点,放电过程实际是正、负电荷中和的过程,.,例,1,S,闭合的瞬间和平行板电容器充电稳定后增大两极板距离的过程中，对电阻,R,来说，有无电流通过，如果有，方向怎样,?,A,B,R,S,C,解析,:,过程一：电源给电容器充电,R,上有从,A,到,B,的电流,当电容器的电压等于电源电压时,充电结束,电容器的上、下极板带等量正、负电荷。,过程二,:,当增大两板距离时,电容器的电容减小；当电路稳定后,电容器的电压跟电源的电压相等,说明电容器的电量减小,因此在增大两极板距离的过程中,电容器放电,R,上有从,B,到,A,的电流,.,（过程和状态分析是物理解题的生命线）,二、对电容器电容的两个公式的理解,任意电容器电容的定义式,(,度量式,).,平行板电容器电容的决定式,(,函数式,).,对一个确定的电容器,其电容已确定,不会随其带电量和两板电压的改变而改变,.,平行板电容器电容的大小由,、,s,和,d,共同决定,.,例,1,如图是描述对给定的电容器充电时电量,Q,、电压,U,、电容,C,之间相互关系的图象，其中正确的有,（）,Q,C,Q,O,A,C,U,O,B,Q,U,O,C,C,O,D,B C D,构建和谐社会,比值法定义物理量一览表,物理量的定义式即度量式（普适）,物理量的决定式即函数式（特殊）,例,4,把平行板电容器的两板分别和电源的正、负极相接，两板相距,d,，电源电压为,U,，电容器电容为,C,。将电键,K,闭合，将,A,板向上移，使,A,、,B,板间的距离为,2d,，通过电源的电量为多大？,A,B,S,解析：,过程一,:,电源给电容器充电,电容器所带电量即通过电源的电量为,U,不变,、,S,不变,过程二,:,电容器放电过程中通过电源的电量为,CU/2,第二类问题,:,平行板电容器充电后，继续保持电容器两极板与电池两极相连接，两板间的电压,U,保持不变。,三、平行板电容器的动态分析,解题程序,:,1.,写出上述前三个公式,;2.,先看常量，后看变量,;3,在变量中先看自变量，后看因变量,进而确定函数关系,;4.,先定性分析,再定量计算,.,第二类问题,:,平行板电容器充电后，继续保持电容器两极板与电池两极相连接，两板间的电压,U,保持不变。,物理依据,任意电容器电容的度量式,平行板电容器电容的决定式,匀强电场场强的度量式,第一类问题,:,平行板电容器充电后，切断与电源的连接，电容器的带电量,Q,保持不变。,匀强电场场强的决定式,例,1,连接在电池两极上的平行板电容器，当两极板间的距离减小时：（）,A.,电容器的电容,C,变大,B.,电容器极板的带电量,Q,变大,C.,电容器两极间的电势差,U,变大,D.,电容器两极板间的电场强度,E,变大,A B D,、,S,不变,d,减小,C,变大,U,不变,Q,变大,U,不变,E,变大,第二类问题,:,U,不变,例,2,一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两极板间有一正电荷,(,电量很小,),固定在,P,点,.,如图所示，用,E,表示两极板间场强，,U,表示电容器的电压，,E,P,表示正电荷在,P,点的电势能，若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，则：（）,A.U,变小，,E,不变,B.E,变大，,E,P,不变,C.U,变小，,E,P,不变,D.U,不变，,E,P,不变,+,P,A C,电容器充电后与电源断开，电量不变，根据匀强电场场强的决定式可知，场强,E,不变。场强,E,不变，,P,点到下极板间的距离不变，,P,点与零势面的电势差不变,把点电荷从,P,点移到零势面电场力所做的功不变,故点电荷在,P,点的电势能,E,P,不变,d,减小,、,S,不变,C,变大,Q,不变,U,减小,解析：,第一类问题,:,Q,不变，,E,与,d,无关。,例,3,两块平行金属板带等量异号电荷，要使两板间的电压加倍，而板间的电场强度减半，可采用的办法有：,A.,两板的电量加倍，而距离变为原来的,4,倍 （）,B.,两板的电量加倍，而距离变为原来的,2,倍,C.,两板的电量减半，而距离变为原来的,4,倍,D.,两板的电量减半，而距离变为原来的,2,倍,C,、,S,不变,讨论平行板电容器的,Q,、,U,、,C,、,E,的动态变化,应该先看常量,后看变量,并且注意度量式和决定式物理意义的不同,.,理论根据,四、电容传感器,传感器是将所感受到的一种非电学物理量转换成便于检测的电学物理量的器件。常用于检测和自动控制,.,测角度,测夜面高度,测压力,测位移,例,1,传感器是把非电学量,(,如速度、温度、压力等,),的变化转换成电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用。如图所示是一种测定液面高度的电容式传感器的示意，金属芯线与导电液体形成一个电容器，从电容,C,大小的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,增大表示,h,减小,C.C,减小表示,h,减小,D.C,减小表示,h,增大,A C,导电液体,金属芯线,电解质,h,h,增大,S,增大,正对面积意义,、,d,不变,C,增大,非电学量,电学量,传感器,