1、2.4 电容器 电容学 习 目 标 知 识 脉 络1.知道电容器的概念，认识常见的电容器，通过实验感知电容器的充、放电现象2理解电容器的电容概念及其定义，并能用来进行有关的计算(重点)3掌握平行板电容器中动态问题的分析(重点、难点)电 容 器 和 电 容先 填 空 1电容器(1)电容器：物理学中，把能储存电荷和电能的装置叫做电容器(2)电容器的构造：任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体，都可以看成是电容器(3)电容器带电荷量：是指某一极板所带电荷量的绝对值(4)电容器的充放电充电：使两个极板分别带上等量异种电荷的过程叫做充电放电：使两个极板上的电荷中和的过程，叫做放电2电容(1)定义：电容器所带电
2、荷量 Q 与电容器两极板间的电势差 U 的比值，叫做电容器的电容(2)定义式： C .QU(3)单位：法拉(F)，1 F10 6 F10 12 pF.再 判 断 1电容器充电后，两极板分别带上等量的异种电荷 Q 和 Q，所以电容器的带电荷量为零()2电容为 C 的电容器所带电荷量为 Q，若电荷量增大为 2Q，则电容变为 2 C()3某电容器所带电荷量为 Q 时，电压为 U，则带电荷量为 2Q 时，电压为 2U.()后 思 考 1有些同学认为“电容越大，电容器所带的电量就越多，反之就越少” ，这种观点正确吗？【提示】 这种观点是错误的，其原因是不能将电容器“能容纳电荷的多少”与“实际所带电量的多
3、少”区分开来电容是表征电容器容纳电荷本领大小的物理量，电容越大说明其容纳电荷的本领越大，但不能说其所带的电量一定越多2根据公式 C ，能否说电容 C 与电容器所带的电荷量 Q 成正比，与两极板间的电QU势差 U 成反比？【提示】 电容是用比值法定义的物理量，不能说 C 与 Q 成正比，与 U 成反比合 作 探 讨 照相机上的闪光灯是通过电容器供电的，拍照前先对电容器充电，拍照时电容器瞬间放电，闪光灯发出耀眼的白光探讨 1：电容器在充、放电过程中的能量是如何转化的？【提示】 电容器在充电过程中，由电源获得的电能储存在电容器中放电过程中，电场能转化为其他形式的能探讨 2：电容器所带电荷量越大，容纳
4、电荷的本领一定越大，这种说法对吗？【提示】 不对容纳电荷的本领用电容来描述，电容器的电容大，所带电荷量不一定越大核 心 点 击 1电容由电容器本身的构造决定电容器的电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量，用比值 C 来定义，但它却是由QU电容器自身的构造决定的，与所带电荷量 Q 和所加电压 U 无关即使电容器不带电，其电容仍然存在，并且是一个确定的值2通过 QU 图像来理解 C ，如图 241 所示，在 QU 图像中，电容是一条过原点QU的直线，其中 Q 为一个极板上所带电荷量的绝对值， U 为两极板间的电势差，可以看出，电容器电容也可以表示为 C ，即电容器的电容的大小在数值上等于两极板间的电
5、压增 Q U加(或减小)1 V 所需增加(或减少)的电荷量图 2411电容器是一种常用的电子元件，下列对电容器的认识正确的是( )A电容器的电容表示其储存电荷的能力B电容器的电容与它所带的电荷量成正比C电容器的电容与它两极板间的电压成正比D电容的常用单位有 F 和 pF,1 F10 3 pF【解析】 电容是表示电容器容纳电荷的本领的物理量，A 正确电容是电容器本身的性质，只与正对面积、极板间的距离和电介质的性质有关，与电容器的带电荷量和两极板间的电压无关，B、C 不正确电容器的常用单位的换算关系是 1 F10 6 pF，D 不正确【答案】 A2对电容 C ，以下说法正确的是( )QUA一只电容
6、器充电量越大，电容增加的越大B对于固定的电容器，它的充电量跟加在两极板间电压的比值保持不变C可变电容的充电量跟加在两极板间的电压成反比D由 C 可知，如果一个电容器没有电压，就没有充电量，也就没有其电容QU【解析】 电容的定义式 C ，但电容由电容器本身的因素决定，包括结构、电介质QU等因素，而与电容器所带的电量 Q 与两板间的电势差 U 无关【答案】 B3(多选)有一个正放电的电容器，若使它的电荷量减少 3106 C，其电压降为原来的 ，则( )13【导学号：】A电容器原来带的电荷量是 9106 CB电容器原来带的电荷量是 4.5106 CC电容器原来的电压可能是 5 VD电容器原来的电压可
7、能是 5107 V【解析】 由 C 得 ，解得 Q4.510 6 C，故 A 错误、B 正确；QU QU Q 310 6U3当 U15 V 时， C1 F0.9 F；当 U2510 7 V 时， C2 QU1 4.510 65 QU2F9 F这么大的电容可以说在哪里都没有，F 的单位非常大，一般的电容4.510 6510 7都是 F 以及 pF.故电压不可能为 5107 V故 C 项正确【答案】 BC平 行 板 电 容 器 的 电 容先 填 空 1电容器的电容由电容器本身的构造因素决定，与电容器所带电荷量和两极板间的电势差无关2平行板电容器的两板之间的正对面积 S 越大，电容 C 越大；板间距
8、离 d 越大，电容C 则越小；插入电介质后电容 C 增大3平行板电容器公式： C . S4 kd再 判 断 1根据 C ，当电容器两端的电压增大时，电容减小()QU2将电介质插入平行板电容器时，电容器的电容将变小()3由两组铝片组成的可变电容器是通过改变正对面积来改变电容的()后 思 考 如图 242，在研究平行板电容器的电容时，给电容器充上一定量的电荷，将电容器两极板靠近时，发现静电计的偏角减小，为什么会出现这样的现象？图 242【提示】 根据 C ，当两极板靠近时 d 减小，则 C 增大再根据 C ， U ， S4 kd QU QC由于 Q 不变， C 增大，故 U 减小，则静电计指针偏角
9、减小合 作 探 讨 如图 243 所示，电路由电容器、电源、开关用金属导线连接而成图 243探讨 1：若保持开关闭合，两板间距离减小时，电容器的电容和电荷量如何变化？【提示】 由 C ， Q CU 可知， d 减小， C、 Q 均增大 S4 kd探讨 2：若断开开关 S.两板间距离减小时，两板间的电压如何变化？【提示】 断开开关 S 后，两板带电量不变，由 C ， Q CU 可知，两板间的距 S4 kd离 d 减小， C 增大， U 变小核 心 点 击 1公式 C 和 C 的比较QU S4 kdCQUC S4 kd特点 定义式 决定式意义对某电容器 Q U，但 C 不QU变，反映容纳电荷的本领
10、平行板电容器，C ， C S， C ，反映了影响电1d容大小的因素适用范围 任何电容器 平行板电容器联系电容器容纳电荷的本领由 Q/U 来量度，由本身的结构(如平行板电容器的 、 S、 d 等因素)来决定2.两类典型问题一类是平行板电容器始终与电源两极相连保持电压 U 不变，另一类是电容器充电后与电源断开保持电量 Q 不变分析思路如下：4(多选)传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转化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 244 所示是一种测定液面高度变化的电容式传感器的示意图，金属芯线与导电液体形成一个电容器，电容 C 的大小变化就能反映液面的升降情况， C
11、 与 h 的关系是( )【导学号：】图 244A 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【解析】 金属芯线和导电液体相当于电容器的两极板，液面的升和降分别对应两极板正对面积的增大和减小，由 C 可知，选项 A、C 正确 rS4 kd【答案】 AC5如图 245 所示，让平行板电容器带电后，静电计的指针偏转一定角度，若不改变A、 B 两极板带的电荷量而减小两极板间的距离，同时在两极板间插入电介质，那么静电计指针的偏转角度( )图 245A一定增大 B一定减小C一定不变 D可能不变【解析】 极板带的电荷量 Q 不变，当减小两极板间距离，
12、同时插入电介质，则电容C 一定增大由 U 可知两极板间电压 U 一定减小，静电计指针的偏转角度也一定减小，QC选项 B 正确【答案】 B6用控制变量法可以研究影响平行板电容器的因素(如图 246)设两极板正对面积为 S，极板间的距离为 d，静电计指针偏角为 .实验中，极板所带电荷量不变，则( )图 246A保持 S 不变，增大 d，则 变大B保持 S 不变，增大 d，则 变小C保持 d 不变，增大 S，则 变大D保持 d 不变，增大 S，则 不变【解析】 根据电容的决定式 C 可知，当 S 不变时，增大 d，则电容 C 减小； rS4 kd电容器上的电荷量 Q 不变，再据 U 可知，电压 U 增大，故静电计指针偏角 变大，故QCA 对 B 错保持 d 不变，增大 S 时，电容 C 增大，电容器上的电荷量 Q 不变，所以 U 减小，偏角 减小，故 C 和 D 均错【答案】 A电容器动态分析的思路(1)确定不变量：是电压 U 不变，还是电量 Q 不变(2)用决定式 C 分析平行板电容器的电容变化情况 S4 kd(3)用定义式 C 及变形式 Q CU，分析电容器带电量或两板间电压的变化情况QU(4)由于 U ，故匀强电场强度 E ，可以分析电容器极板间场强QC Q4 kd S Ud 4 kQ S的变化情况
