1、8 电容器的电容,1.知道电容器的概念，认识常见的电容器，了解电容器的充、放电现象。 2.理解电容的概念，掌握电容的定义式、单位，并能应用定义式进行简单的计算。 3.了解平行板电容器的电容公式，知道改变平行板电容器电容大小的方法。,重点：1.电容器电容的概念、定义式。2.平行板电容器的电容的决定因素。 难点：1.理解电容器电容的物理意义。2.电容器定义式及平行板电容器电容公式的综合应用。,一、电容器 1.电容器 两个彼此_又_的导体，组成一个电容器。,绝缘,相距很近,2.充、放电过程,带电,电,荷,电源的两极,变大,变小,电场能,电场能,【想一想】照相机的闪光灯是通过电容器供电的， 拍照前先对
2、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。 照相机每次闪光前后，能量发生怎样 的变化？ 提示：闪光前，电容器先充电，将其他形式的能(如化学能)转化为电场能储存起来；然后放电，将电场能转化为光能释放出来。,二、电容 1.定义 电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的_，公 式为 _。 2.物理意义 表示电容器_的大小。 3.单位 在国际单位制中是法拉(F)， 1 F=1 C/V，1 F=_ F=_ pF。,比值,容纳电荷本领,106,1012,【想一想】能否根据电容公式 得出“电容器的电容与它 所带电荷量成正比，与极板间的电势差成反比”的结论？ 提示：不能。公式 是电容器
3、电容的定义式或者说是计算 式，不是电容器电容的决定式。电容器的电容是由电容器本身 决定的，不随电容器所带的电荷量Q和极板间电压U的变化而变 化。,三、平行板电容器 1.结构 由两个_且彼此绝缘的金属板构成。 2.电容的决定因素 电容C与两极板间的相对介电常数 成_，跟极板的正对面积S成_，跟极板间的距离d成_。 3.电容的决定式为电介质的相对介电常数。 当两极板间是真空时： 式中k为静电力常量。,相互平行,正比,正比,反比,【判一判】 (1)其他条件不变时，平行板电容器的电容随极板正对面积的增 大而增大。 ( ) (2)其他条件不变时，平行板电容器的电容随极板间距离的增大 而增大。 ( ) (
4、3)任何电介质的相对介电常数都大于1。 ( ),提示：(1)平行板电容器的电容跟极板的正对面积S成正比， (1)正确。 (2)平行板电容器的电容跟极板间的距离d成反比,(2)错误。 (3)真空的相对介电常数为1，任何电介质的相对介电常数都大于1，(3)正确。,四、常用电容器 1.分类按电介质分：空气电容器、_电容器、陶瓷电容器、_电容器等。按电容是否可变分：_电容器、_电容器。 2.电容器的额定电压和击穿电压 (1)额定电压：电容器能够_时的电压。 (2)击穿电压：电介质被_时在电容器两极板上的极限电 压，若电压超过这一限度，则电容器就会损坏。,聚苯乙烯,电解,可变,固定,长期正常工作,击穿,
5、【想一想】电容器被击穿后还有没有容纳电荷的本领？ 提示：电容器被击穿后，两极板间不再绝缘，成为一个导体，便失去了容纳电荷的本领。,电容器充、放电过程的特点 【探究导引】 如图为电容器放电时的电流图像，观察图 像，思考以下问题： (1)电容器的放电电流是恒定电流还是瞬 时电流？ (2)电容器充、放电时，伴随着哪些物理 量的变化？ (3)电容器充、放电时，能量转化情况如何？,【要点整合】 1.充电过程的特点 (1)充电电流从电容器正极板流入，从电容器负极板流出。 (2)充电时电容器所带电荷量增加，极板间电压升高，极板间电场强度增强。 (3)电容器充电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器两极板间电
6、压与充电电压相等。,(4)充电过程中，其他能转化为电容器中的电场能。,2.放电过程的特点 (1)放电电流从电容器正极板流出，从电容器负极板流入。 (2)放电时电容器所带电荷量减少，极板间电压降低，极板间电场强度减弱。 (3)电容器放电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器不再带有电荷，电容器两极板间电压为零。 (4)放电过程中，电场能转化为其他能。,3.电容器在充、放电的过程中，电容器所带的电荷量发生变 化，同时电容器两极板间的电压也相应变化，则 【特别提醒】(1)电容器的充电电流、放电电流都是瞬时电流， 电流迅速变化并消失。 (2)充电结束后，电容器的两个极板带上等量异种电荷，电容器 的带电
7、量是指电容器的一个极板所带电荷量的绝对值。,【典例1】关于电容器的充、放电，下列说法中正确的是( ) A.充、放电过程中，外电路有瞬时电流 B.充、放电过程中，外电路有恒定电流 C.充电过程中电源提供的电能全部转化为内能 D.放电过程中电容器中的电场能逐渐减少 【思路点拨】解答本题时应把握以下两点：,【规范解答】选A、D。充电电流和放电电流都是瞬时电流，当电容器两端电压与电源电压相等或其电压为零时，电流消失，选项A正确、B错误；充电过程中电源提供的电能转化为电场能，选项C错误。放电过程中电容器中的电场能转化为其他形式的能，选项D正确。,【变式训练】如图所示实验中，关于平行板电容器的充、放电，下
8、列说法正确的是( ) A.开关接1时，平行板电容器充电， 且上极板带正电 B.开关接1时，平行板电容器充电， 且上极板带负电 C.开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带正电 D.开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带负电 【解析】选A。开关接1时，平行板电容器充电，上极板与电源正极相连而带正电，A对，B错；开关接2时，平行板电容器放电，放电结束后上下极板均不带电，C、D错。,两个公式的对比 【探究导引】 现在的计算机、手机的触摸屏很多采用的 是电容式触摸屏,思考以下问题： (1)电容式触摸屏是通过什么物理量的改 变来改变电容的？ (2)平行板电容器的电容减小时，它所带 电量也一定减小吗？,
9、【要点整合】 电容器电容的定义式与决定式的比较,【特别提醒】 (1)电容器是一种元件，而电容则是一个物理量，用来表示电容 器的性质； (2)高中阶段对平行板电容器的决定式 只要求定性了 解，不要求应用该式进行计算。,【典例2】(2011天津高考)板间距为d的平行板电容器所带电 荷量为Q时，两极板间电势差为U1，板间场强为E1，现将电容器 所带电荷量变为2Q，板间距变为 d，其他条件不变，这时两极 板间电势差为U2，板间场强为E2，下列说法正确的是( ) A.U2=U1，E2=E1 B.U2=2U1，E2=4E1 C.U2=U1，E2=2E1 D.U2=2U1，E2=2E1,【思路点拨】解答本题
10、时可按以下思路分析：,【规范解答】选C。当平行板电容器的其他条件不变，板间距离 变为 d时，电容器的电容为 又知电容器的带电 量变为2Q，则得知 即U2=U1。根据匀强电场中电势 差与场强之间的关系式 得 因此选项C正确， 其他选项都错误。,【总结提升】判断平行板电容器电容变化的方法 明确平行板电容器电容的决定因素，根据电容的决定式 进行判断： (1)只改变两极板间的距离d，d越大，C越小；d越小，C越大。 (2)只改变两极板的正对面积S，S越小，C越小；S越大，C越 大。 (3)只改变极板间电介质(相对介电常数为 )， 增大，C增大；减小，C减小。,【变式训练】对于水平放置的平行板电容器，下
11、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.增加两极板上的带电量，电容将增大,【解析】选B。公式 是平行板电容器电容的决定式，由 公式可知，d增大时C减小，S减小时C减小，A项错误、B项正确; 公式 是电容的定义式，电容不随Q、U的变化而变化，选 项C、D错误。,平行板电容器的两类典型问题 【探究导引】 电容式触摸屏构造如图所示，观察图片，思考以下问题：,(1)若电容器两极板间电压不变，极板间距离减小，电容器的带电量如何变化？ (2)若电容器带电量不变，极板间距离减小，电容器两极板间的电
12、压如何变化？ (3)电容器两极板间电压不变，极板间距离减小，有哪些物理量随之变化？,【要点整合】 1.板间电场强度的两个关系式 (1)电压与场强的关系式： (2)板间场强的决定式： 推导： 所以,2.两类基本问题的分析(1)两类问题 电容器两极板始终与电源两极相连(此时板间电压U保持不变)；电容器充电后与电源断开(此时带电量Q保持不变)。,(2)分析思路：,【特别提醒】(1)电容器两极板的正对面积不同于电容器两极板的面积，要注意区别。 (2)分析电容器的两类问题的关键是明确所研究的问题属于电压不变型还是电量不变型。,【典例3】(2012江苏高考)一充电后的平行板电容器保持两板间的正对面积、间距
13、和电荷量不变，在两板间插入一电介质，其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是( ) A.C和U均增大 B.C增大，U减小 C.C减小，U增大 D.C和U均减小 【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：,【规范解答】选B。根据 当S、d不变， 增大时，电容C 增大，根据 Q不变，C增大，所以电势差U减小，B正确。,【变式训练】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，则( ) A.电容器的电容C变大 B.电容器极板所带的电荷量Q变大 C.电容器两极板间的电势差U变大 D.电容器两极板间的电场强度E变大,【解析】选A、B、D。由 知，两极板间的距离d减小， 电容C变大，A对；由于电容
14、器两极板和电源保持连接，故两极 板间的电势差U不变，C错；由 知，电容器所带的电荷量Q 变大，B对；因为U不变，由 知，由于两极板间距离d减 小，电容器两极板间的电场强度E变大，D对。,【变式备选】平行板电容器充电后，与电池两极断开连接，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.电容器两极板间的电势差U变大 D.电容器两极板间的电场强度E不变,【解析】选A、D。由 知，两极板间的距离d减小，电容 C变大，A对；由于电容器与电池两极断开连接，无充、放电通 路，电容器极板的带电量Q不变，B错；由 知，电势差U减小，C错；由于 故电容器两极板间的电场 强
15、度E不变，D对。,【温馨提示】利用一些特殊的电容器，根据电容的变化就可以判断另外一些量的变化情况，这类问题有比较广泛的应用，也是一种比较常见的考查形式。,【典例】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的变化的一种元 件，在自动控制中有着相当广泛的应用，如图 所示是测定液面高度h的电容式传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两个极，导线芯外面的绝缘物质就是电介质，测出电容器电容C的变化，就可以知道h的变化情况，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 【思路点拨
16、】解答本题应注意以下两点:,【规范解答】选A、C。由平行板电容器的电容 知， 、 d一定时，电容器的电容C增大，表明电容器两极的正对面积增 大，即液面高度h增大，A正确，B错误；同理，C减小时，表明 电容器两极的正对面积减小，即液面高度h减小，C正确，D错 误。,电容器与力学、运动学综合问题 关于电容器与力学、运动学知识相结合的问题，电场强度是联 系电场问题和力学问题的桥梁。分析此类问题时应注意： (1)若已知电压、电量或电容的变化情况，应先根据 或分析两极板间电场强度的变化，然后分析物体的受 力情况及运动情况的变化。 (2)若已知物体运动情况的变化，应先根据运动情况分析电场力 的变化，由此判
17、断电场强度的变化，进而判断电压、电量或电 容的变化规律。,【案例展示】如图所示，平行板电容器的 两极板A、B接于电池两极，一带正电的小 球悬挂在电容器内部，闭合S，电容器充 电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为， 下列说法中正确的是( ) A.保持S闭合，将A板向B板靠近，则增大 B.保持S闭合，将A板向B板靠近，则不变 C.断开S，将A板向B板靠近，则增大 D.断开S，将A板向B板靠近，则不变,【规范解答】选A、D。保持S闭合，则电容器两极板间的电压不 变，由 可知，当A板向B板靠近时，E增大，小球所受电场 力增大，增大，A正确，B错误；断开S，则两板带电荷量不 变，由 可知，将A板向B板靠近，
18、并不改变 板间电场强度，小球所受的电场力不变，故不变，D正确，C 错误。,【名师点评】通过上面的分析，可得出以下两点： (1)若电容器极板上的电荷面密度不变，无论极板间的距离如何变化，电场强度不变。 (2)若电容器极板上的电压不变，则电场强度与极板间的距离成反比。,1.下面关于电容器及其电容的叙述正确的是( ) A.任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，就组成了电容器，跟这两个导体是否带电无关 B.电容器所带的电荷量是指两个极板所带电荷量的代数和 C.电容器的电容由电容器的结构决定 D.电容器充电时储存电场能，放电时释放电场能,【解析】选A、C、D。电容器是储存电荷的容器，它里面有无电荷不影响其
19、储存电荷的能力，A正确；电容器所带的电荷量指任一极板所带电荷量的绝对值，B错；电容器的电容由电容器的结构决定，不随带电量的变化而变化，C正确;电容器充电时储存电场能，放电时释放电场能，D正确。,2.(2012南京高二检测)关于电容器的电容，下列说法正确的是( ) A.电容器所带的电荷越多，电容就越大 B.电容器两极板间的电压越高，电容就越大 C.电容器不带电荷时，电容器的电容为零 D.电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量 【解析】选D。电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量，电容的大小是由电容器本身结构决定的，与两极板间电压及电容器所带电荷量无关，选项D正确。,3.将可变电容器动片旋出一些( )
20、 A.电容器的电容增大 B.电容器的电容减小 C.电容器的电容不变 D.以上说法都有可能 【解析】选B。可变电容器动片旋出后，极板间正对面积减小， 由 可得：电容器的电容减小，选项B正确。,4.某一电容器外壳上标注的是“300 V 5 F”，则下列说法正确的是( ) A.该电容器可在300 V以下电压下正常工作 B.该电容器只能在300 V电压时正常工作 C.电压是200 V时，电容仍是5 F D.使用时只需考虑工作电压，不必考虑电容器的引出线与电源的哪个极相连,【解析】选A、C。“300 V 5 F”表示使用该电容器时正常工作的最大电压为300 V，电容器的电容始终为5 F，所以A、C正确，B错误；而且电容器的极板上分别带正负电荷，所以在使用时仍需区分电源与哪个极相连，应特别注意，电解电容器有正、负极，所以D错。,5.平行板电容器两极板间距为4 cm，带电荷量为510-8 C，板间电场强度为2104 N/C，则电容器的电容和两极板间的电压为多少？ 【解析】平行板电容器两板间的电压 U=Ed=21040.04 V=800 V 所以该电容器的电容答案：6.2510-11 F 800 V,
