第5章　電容與靜電 動 畫 主題式PPT 影 片 課本圖檔

第5章　電容與靜電 5-1　電容器 5-2　電容量 5-3 電場及電位

總目次 5-1　電容器 5-1-1 電容器的構造 5-1-2 電容器種類 5-1-3 電容器符號及規格 5-1-4 電容器的充電、放電

5-2 電容量 5-2-1 電容量的定義 5-2-2 影響電容量的因素 5-2-3 電容器串聯 5-2-4 電容器並聯 總目次 5-2　電容量 5-2-1 電容量的定義 5-2-2 影響電容量的因素 5-2-3 電容器串聯 5-2-4 電容器並聯 5-2-5 電容器儲存能量

5-3 電場及電位 5-3-1 電場與電力線 5-3-2 庫侖靜電力定律 5-3-3 電場強度 5-3-4 電通密度 5-3　電場及電位 總目次 5-3-1 電場與電力線 5-3-2 庫侖靜電力定律 5-3-3 電場強度 5-3-4 電通密度 5-3-5 電位與介質強度 5-3-6 帶電金屬球

節目錄 5-1-1 電容器的構造 電容器是以兩平行導體極板，兩極板以絕 緣材料製成的介質隔開，兩極板連接兩條 導線，如圖所示，電容器的介質材料可使 用空氣、雲母、紙張等絕緣材料。

5-1-2 電容器種類 固定電容器 1.電解質電容器 (2)鉭質：如圖(b)所示，成本高、電容量小、漏電流小、體積小。 節目錄 5-1-2 電容器種類 固定電容器 1.電解質電容器 (1)鋁質：如圖(a) 所示，成本低、電容量大、漏電流大、穩定性差。 (2)鉭質：如圖(b)所示，成本高、電容量小、漏電流小、體積小。 2. 塑膠膜電容器：如圖(c)所示，穩定性佳，絕緣電阻高。 3. 陶瓷電容器：如圖(d)所示，體積小、耐壓高。 4. 雲母電容器：穩定性佳、漏電流小、準確度高。 5. 紙質電容器：適用於低頻電路，耐壓高。

可變電容器 可變電容器利用兩組平行極板，一組固定不動，另一組利用轉軸的旋轉角度，改變兩組平行極板的有效面積，藉此控制電容量大小。 節目錄 可變電容器 可變電容器利用兩組平行極板，一組固定不動，另一組利用轉軸的旋轉角度，改變兩組平行極板的有效面積，藉此控制電容量大小。 1.空氣可變電容器 2.塑膠可變電容器 3.陶瓷修正電容器 4.雲母修正電容器

5-1-3 電容器符號及規格 電容器符號 電容器的規格 電容量：單位為法拉，但法拉太大，一般以微法拉（ μF） 或微微法拉（pF）為單位。 節目錄 5-1-3 電容器符號及規格 電容器符號 電容器的規格 電容量：單位為法拉，但法拉太大，一般以微法拉（ μF） 或微微法拉（pF）為單位。 1μF＝10-6 F；1pF＝1μμF＝10-12F 工作電壓（WV）：又稱耐壓值，電容器使用時電壓的上限。

電容量的表示方式 1. 直接標示：將電容量與工作電壓直接 標示於包裝上。 例25V/100μF 2. 數碼標示：有三位數字與一位英文誤差 值，單位為pF。 3. 色碼標示：以色環表示電容值及誤差。

5-1-4 電容器的充電、放電 充電時電容器的特性 1. 充電開始時：電容器兩端電位差Vc＝0（最小） 充電電流Ic＝ （最大）。 節目錄 5-1-4 電容器的充電、放電 充電時電容器的特性 1. 充電開始時：電容器兩端電位差Vc＝0（最小） 充電電流Ic＝ （最大）。 2. 充電結束時：電容器兩端電位差Vc ＝E（最大） 充電電流Ic ＝0（最小）。

放電時電容器的特性 1. 放電開始時：電容器兩端電位差Vc ＝E（最大） 放電電流Ic ＝ （最大）。 節目錄 放電時電容器的特性 1. 放電開始時：電容器兩端電位差Vc ＝E（最大） 放電電流Ic ＝ （最大）。 2. 放電結束時：電容器兩端電位差Vc ＝0（最小） 放電電流Ic ＝0（最小）。

5-2-1 電容量的定義 電容量：單位電壓儲存電荷的能力 其中C 為電容量，單位為法拉（F）； Q 為電荷量，單位為庫侖（C）； 節目錄 5-2-1　電容量的定義 電容量：單位電壓儲存電荷的能力 其中C 為電容量，單位為法拉（F）； Q 為電荷量，單位為庫侖（C）； V為電壓，單位為伏特（V）。

節目錄 5-2-2 影響電容量的因素 影響電容量大小的因素，如圖所示，有下列三項：

5-2-3 電容器串聯 電荷量：串聯電路流過各元件電流均 節目錄 5-2-3　電容器串聯 電荷量：串聯電路流過各元件電流均 相同，則各電容充電電荷量均相同，設為QT 。 QT=Q1= Q2= Q3...... QS 2. 電壓：總電壓等於各元件電壓和。 E＝VT＝V1＋V2＋V3＋……＋Vn 3. 電容量

5-2-4 電容器並聯 1. 電荷量：總電荷量等於各電容器電荷量的和 QT=Q1＋Q2＋Q3...... ＋ QS 節目錄 5-2-4　電容器並聯 1. 電荷量：總電荷量等於各電容器電荷量的和 QT=Q1＋Q2＋Q3...... ＋ QS 2. 電壓：並聯電路各電容器端電壓均相同。 E＝VT＝V1＝V2＝V3＝……＝Vn 3. 電容量 C T＝C 1＋C 2＋C3＋……＋C n

節目錄 5-2-5 電容器儲存能量 因為電容器連接電源後有充電的現象，故電容器為一儲能元件，當電容器在充電過程時，兩極板間電位差逐漸增加，電荷量也逐漸增加，電荷量與電位差之間呈現一線性關係，如圖所示。

5-3-1 電場與電力線 1. 電力線起始於正電荷而終於負電荷，為一連續曲線。 2. 電力線的切線方向為電場的方向或電荷受力移動的方向。 節目錄 5-3-1　電場與電力線 點此開啟動畫 1. 電力線起始於正電荷而終於負電荷，為一連續曲線。 2. 電力線的切線方向為電場的方向或電荷受力移動的方向。 3. 電力線垂直於帶電體表面，導體內部無電場及電力線。 4. 電力線彼此間互相排斥，且永不相交。 5. 電力線密度較高的區域，電場的強度較強。

節目錄 5-3-2　庫侖靜電力定律 兩電荷間的靜電力與電荷量Q1 、Q2的乘積成正比，與兩電荷距離平方( d2)成反比，而且與兩電荷間的介質有關，稱為庫侖定律。 庫侖靜電力之單位 1牛頓＝105達因；1庫侖＝3×109靜庫侖

5-3-3 電場強度 單位正電荷（q）在電場中任一點受到的靜電力（ ），稱為該點的電場強度，符號為 ，單位為牛頓/庫侖。 節目錄 5-3-3　電場強度 單位正電荷（q）在電場中任一點受到的靜電力（ ），稱為該點的電場強度，符號為 ，單位為牛頓/庫侖。 點此開啟動畫

節目錄 5-3-4　電通密度 由電力線特性可知，電力線密度越高時，電場強度越強，因此可定義一電通密度向量簡稱電通密度（electric flux density），符號為 ，其大小為電場中每單位面積通過的電力線數，符號為D，單位為庫侖/ 平方公尺。 電場強度

5-3-5 電位與介質強度 電位:電荷Q 在空間中任一點的電位為將該電荷由無 限遠移到該點所作的功W 和該電荷值之比值。 節目錄 5-3-5　電位與介質強度 電位:電荷Q 在空間中任一點的電位為將該電荷由無 限遠移到該點所作的功W 和該電荷值之比值。 1. 正電荷順電場方向移動，電位能減少，電位下降 2. 正電荷逆電場方向移動，電位能增加，電位上升

介質強度:在絕緣性不被破壞情形下，每單位厚度所 能承受之最大電壓值，單位為KV/cm，數 學式以電位梯度g。 1. 電場強度小於介質強度時，介質呈絕緣性。 2. 電場強度大於介質強度時，介質絕緣性受破壞而 產生放電現象。 點此開啟動畫

5-3-6 帶電金屬球 球內：因球內部無電荷，電場強度 為零，電位則與導體球面相同。 球面：此時電場強度最大。 球外：距球外距離d處。 節目錄 5-3-6　帶電金屬球 球內：因球內部無電荷，電場強度 為零，電位則與導體球面相同。 球面：此時電場強度最大。 球外：距球外距離d處。

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