电容的意义1电容:能储存电荷或电能的装置

电容的意义1电容:能储存电荷或电能的装置 18-5電容 maulin p1. ;電容的意義1.電容:能儲存電荷或電能的裝置,如以絕緣體隔開兩片金屬板作成。 2.電容器的功能: (1)充電:兩金屬板與電池連接時,兩板便累積等量Q的異性電荷。若兩板與電池切斷連接,則兩板上的電荷因彼此 吸引,而儲存在兩板上。 (2)放電:將兩板以導線接通,其上的電荷或電能則可經由導線而釋放出來。電容器符號:在電路圖以兩平行線表示。 3.電容器的性質:帶電量Q與其所施加之電壓V成正比。 Q4.電容(C)的定義:,電容的大小代表儲電的能力。V:施加之電壓。Q:電容的帶電量。 C,V -6-12,5.電容(C)的單位:S.I.單位為庫侖/伏特,稱為法拉(F)。F(微法拉)=10F或pF=10F(微微法拉)。 ;各種不同的電容 1.平行板電容器的電容 (由兩片面積甚大的金屬薄片中間充滿絕緣物質,捲成圓柱而形成。) ,QQ,,, 帶等量異性電荷的平行金屬板,兩板之間的電場強度 (:epsilon) E,4K,4K,,,,,A,A QQAAV,EdC兩板之間的電位差: (d為兩板間距); 電容: ,,,,,VEdKdd4, 2.圓形導體電容器:一孤立導體球在充電時,若以電池的一端接地,另一端接在導體球上, V,0則可看成外球殼在無窮遠處(電位)的兩球所形成的電容器. , KQQQR 電位:V,,; 電容: C,,,4,,RR4,,RVK 導體球體或球殼的電容與其半徑成正比,即球愈大,則可儲存的電量就愈多,故地球視為最大的電容,當帶電物體與 地球接觸時,電荷幾乎全部移至地球上,且地球的半徑大到可以將地球電位定為零。 3.同心金屬球殼間的電容 rrKQKQQAB電位差; 電容,電容器電容的大小只與其幾何形狀有關,與所施之電壓無關, V,,C,,rrVK(r,r)BAAB 電壓愈高, 電容上所儲存的電量愈大。 ;題型 -141.在隨機存取記憶體RAM晶片上的儲存電容器之電容為5.6×10F。若電容器充電至5.lV,在電容器的負電板上之額外 電子數為多少個? QNe6C,,[解] N=1.785×1O(個) VV -112.靜電計是一個用來測靜電荷的儀器,今不知電容中電板的電荷,而已測得電位差。當電容為5.0×10F,而且電壓敏感 度為0.15V時,靜電計所能測到最小的電荷為何? -12 [解]:Q=CV=7.5×10C 3.右圖中所示為三個平行金屬板電容的帶電量Q與電壓V的關係圖線。 其所對應的金屬板面積與兩板間距離應為表中的何者? QQAA[解] a=丙 b=甲 c=乙 C,,,,,VEdKdd4, -24.兩個面積均為1.0m勺勺金屬扳。構成一平行板電容器。若此電容為1.OF, p2. 兩平行板需相距多遠?這種電容器真的能製造嗎? A-12C, [解]: d=8.8=×10m.板距太小不能製造。 4,kd .兩大平行金屬板充電後,拉開兩板加大板距成為原板距的兩倍,再接上原來電池,則最後 5 (A)兩板上電量將改為原來一半 (B)兩板間電場強度將維持不變 (C)兩板間電位差與最初相同 (D)兩板貯存能量為原來一半 (E)最後連接電池時輸入於電池之能量恰與最初貯存能量相等 Q [解]: (A)兩板上的電量Ek,當板距加大後,E變小,導致板上電量Q亦跟著變小。 [答案](A)(C)(D) ,4,A (B)兩板電位差V=兩板間均勻電場E板距d,當板距d加大時,兩板間均勻電場E量值應變小。 (C)兩板接相同的電池,故兩板的電位差相同。 21EAVAQVV (D)兩板儲存能量=,由其中任一步驟皆可觀察出能量減少只剩一半。 ,,24,k8,kd 6.—對平行金屬板與一電池相接,若將板距加倍,則:(A)板間電場強度減半(B)兩扳電位差加倍(C)板上電荷表面密度減 半(D)板間電力線改減半(E)板間儲存的電位能不變 (A)(C)(D) 7.兩大平行金屬板充電後拆去電池,拉開兩板加大板距,則: (A)其間電位差變大 (B)其間電場強度不變 (C)其間互相作用之電力不變 (D)拉開兩板時,電場對兩板作正功 (E)兩板間所儲存電能增加。 [解]:平行金屬板充電後拆去電池,則金屬板上的電荷量因無法移動而保持定值。 (A)V=Ed,當板距d加大後,V亦變大(B)E=4κ,Q/A兩板間電場不會改變。(C)兩板間作用力=QE/2,保持不變。 (D)加大板距後的電位能增加,代表外力作正功。(E)兩板間儲存的電能=Qv/2變大。 (A)(B)(C)(E) 8.(1)兩分隔1.Omm之鋁箔門,充電至12V,電容為10pF,計算面板面積? (2)若間距縮小為O.lmm,而電荷不變。新電容為何?電位差變多少? A-32-12 [解]: (1)1.13×10m (2) 10×10=; 1OOpF;1.2V ,34,，9，10，10 9.若把地球視作為半徑為637Okm的孤立導體球,其電容是多少? kQQR,4 [解]:地球這麼大,其電容值竟然這麼小, V,,C,,,7.1，10cRVk 由此可知,電並不像水那麼容易,可以建造水庫儲存。 10.當妳在一個乾燥的天氣中走過地毯,而手接近金屬門把時產生一個5?的火花。這種火花意味著你和門把之間的電位 差為15kV,那麼當你走過地毯時累積了多少電荷?你的身體可以用一個和外物隔絕的球狀導體(半徑25cm)來粗略計 算。 kq3,7 [解]: 15，10,,4.2，10cr