电容器的电容 讲义-高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.docx

电容器1.电容器的电容1.1 电容器两个相距很近又彼此绝缘的导体组成一个电容器。1.2 电容器的电容定义：电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电势差的比值，叫做电容器的电容；用公式表示则为：物理意义：电容是反映电容器容纳电荷(储存能量)本领大小的物理量、电容器的电容在数值上等于使两极板间的电势差为时电容器所带的电荷量。单位：在国际单位制中，电容的单位是法拉，简称法，符号。其中；实际中常用的单位还有：，注意(1)电容器所带电荷量是指电容器一个极板所带电荷量的绝对值，而不是指两个极板所带电荷量的绝对值之和。(2)电容器的电容是反映其容纳电荷本领大小的物理量，完全由电容器本身的属性决定，跟电容器是否带电、带电荷量多少以及两极板间电势差的大小无关。(3)对于一个确定的电容器，电容是不变的，故当电容器所带电荷量分别为和时，有，则例1有一充电的平行板电容器，两极板间电压为，现设法使它的电荷量减少，于是电容器两极板间的电压降到原来的，此电容器的电容是_，电容器原来所带的电荷量是_，若电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容是_。2.平行板电容器的电容2.1平行板电容器(1)构造：在两个相距很近的平行金属板间夹上一层电介质，就组成了一个平行板电容器，它是最简单的电容器，也是最基本的电容器，几乎所有的电容器都是平行板电容器的变形。(2)特点：两极板带等量异种电荷，电荷分布在两板的内侧，板间电场可认为是匀强电场，.平行板电容器的电容2.2 平行板电容器的电容平行板电容器的电容：与平行板正对面积及电介质的相对介电常数成正比，与极板间的距离成反比。用公式表示则为：，式中为静电常量例1板间距为的平行板电容器所带电荷量为时，两极板间电势差为，板间场强为。现将电容器所带电荷量变为，板间距变为，其他条件不变，这时两极板间电势差为，板间场强为，下列说法正确的是( )A.， B.，C.， D.，变式1对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是( )A.将两极板间的距离加大，电容将增大B.将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小C.使两极板间的电压升高，电容将减小D.增加两极板所带的电荷量，电容将增大变式2如图所示，当待测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。如果测出了电容的变化，就能知道物体位移的变化。若电容器电容变大，则物体的位移可能的变化是( )A.加速向右移动B.加速向左移动C.减速向右移动D.减速向左移动3.探究影响平行板电容器电容的因素实验目的：探究影响平行板电容器电容的因素实验方法：控制变量法.实验仪器：电容器、静电计实验过程：(1)保持极板上的电荷量不变，两极板间的距离也不变，改变两极板的正对面积，通过静电计指针的变化得知两极板间电势差的变化。根据由电势差的变化判断电容的变化，从而得知电容与正对面积的关系(2)保持极板上的电荷量不变，两极板的正对面积也不变，改变两极板间的距离，通过静电计指针的变化得知两极板间电势差的变化。根据，由电势差的变化判断电容的变化，从而得知电容与两极板间的距离的关系。(3)保持、都不变，在两极板间插入电介质、例如有机玻璃板，通过静电计指针的变化得知两极板间电势差的变化。根据，由电势差的变化判断电容的变化，从而得知两极板间电介质的存在对电容的影响。实验结论：平行板电容器的电容与极板的正对面积、极板间是否插入电介质以及极板间距离均有关系例1一充电后的平行板空气电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一片陶瓷电介质，其电容和电压的变化情况是( )A.和均增大 B.增大，减小C.减小，增大 D.和均减小变式1控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图)。设两极板正对面积为，极板间的距离为,静电计指针偏角为。实验中，极板所带电荷量不变，若( )A.保持不变，增大,则变大B.保持不变，增大,则变小C.保持不变，减小,则变小D.保持不变，减小,则不变变式2如图所示用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的有关因素设两极板正对面积为，极板间的距离为，静电计指针偏角为.实验中，保持极板所带电荷量不变，若( )A.只增大，则变大B.只在两极板间插入电介质，则变小C.只减小，则变小D.只减小，则不变变式3研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列说法正确的是( )A: 实验前，只用带电玻璃棒与电容器板接触，能使电容器带电B: 实验中，只将电容板器板向上平移，静电计指针的张角变小C: 实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大D: 实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大4.电容器的其他概念4.1 击穿电压和额定电压击穿电压：电容器两极板间的电压超过某一数值时，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压称为电容器的击穿电压.电容器正常工作时的电压应低于击穿电压.额定电压：电容器长期正常工作时所能承受的电压，电容器外壳上标的就是额定电压.额定电压低于击穿电压.4.2 电容器的充电和放电使电容器带电叫充电；使充电后的电容器失去电荷叫放电充电过程实质上是电源逐步把正电荷从电容器的负极板移到正极板的过程.由于正、负两极板间有电势差，所以电源需要克服电场力做功.电源所做的这部分功以电能的形式储存在电容器中，放电时，这部分能量又释放出来。例1如图所示，电源电压恒定，则接通开关的瞬间，通过电阻的电流方向是从_到_；平行板电容器充电稳定后，在将两极板间距离增大的过程中，通过的电流方向是从_到_；如果电容器充电平衡后，先断开，再将两极板间距离增大，在此过程中，上_(选填“有”或“无”)电流通过。变式1如图所示，将平行板电容器与电池组相连，两板间的带电尘埃恰好处于静止状态。若将两板缓慢地错开一些，其他条件不变，则(   )A.电容器带电量不变B.尘埃仍静止C.检流计中有的电流D.检流计中有的电流变式2如图所示，平行板电容器与电动势为的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地。在两板间的点固定一个带正电的试探电荷。现将电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，使两极板间的距离增大，则( )A.两极板间的电势差增大B.两极板间的电场强度保持不变C.固定在点的正电荷电势能增加D.点的电势降低变式3如图所示，、为两块竖直放置的平行金属板，是静电计，开关合上后，静电计指针张开一个角度下述哪些做法可使指针张角增大( )A.使、板靠近些B.使、两板正对面积错开些C.断开S后，使板向右平移些D.断开S后，使、正对面积错开些变式4如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板间有一固定在点的点电荷，以表示两板间的电场强度，表示点电荷在点的电势能，表示静电计指针的偏角.若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则( )A.增大，增大 B.增大，不变C.减小，增大 D.减小，不变5.电容器的力学问题例1如图所示，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极板水平放置，极板间距为；在下极板上叠放一厚度为的金属板，其上部空间有一带电粒子静止在电容器中.当把金属板从电容器中快速抽出后，粒子开始运动。重力加速度为。粒子运动的加速度为( )A. B.C. D.变式1如图所示，两平行的带电金属板水平放置.若在两板中间点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态，现将两板绕过点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°，再由点从静止释放一同样的微粒，该微粒将( )A.保持静止B.向左上方做匀加速运动C.向正下方做匀加速运动D.向左下方做匀加速运动变式2如图所示，为中间插有电介质的电容器，和为其两极板，板接地；和 为两竖直放置的平行金属板，在两板间用绝缘线悬挂一带电小球；板与板用导线相连，板接地.开始时悬线静止在竖直方向，在板带电后，悬线偏转了角度.在以下方法中，能使悬线的偏角变大的是( )A.缩小、间的距离B.加大、间的距离C.取出、两极板间的电介质D.换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质6学科网（北京）股份有限公司