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：电容器所带电荷量Q与电容器两极
2、板间的电势差U的比值，叫做电容器的电容(2)定义式：C.(3)单位：法拉(F)，1 F106 F1012 pF.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.()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
3、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1电容由电容器本身的构造决定电容器的电容
4、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压增加(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
5、压成正比D电容的常用单位有F和pF,1 F103 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 F106 pF，D不正确【答案】A2对电容C，以下说法正确的是()A一只电容器充电量越大，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【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、
6、电介质等因素，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()【导学号：29682013】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能是5107 V【解析】由C得，解得Q4.5106 C，故A错误、B正确；当U15 V时，C1 F0.9 F；当U25107 V时，C2 F9 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
7、 的 电 容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.1根据C，当电容器两端的电压增大时，电容减小()2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()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，由于Q不变，
8、C增大，故U减小，则静电计指针偏角减小如图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，QCU可知，d减小，C、Q均增大探讨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，QCU可知，两板间的距离d减小，C增大，U变小1公式C和C的比较CC特点定义式决定式意义对某电容器QU，但C不变，反映容纳电荷的本领平行板电容器，C，CS，C，反映了影响电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
9、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与h的关系是()【导学号：29682014】图244AC增大表示h增大BC增大表示h减小CC减小表示h减小DC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
10、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【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，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，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，
11、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；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A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(3)用定义式C及变形式QCU，分析电容器带电量或两板间电压的变化情况(4)由于U，故匀强电场强度E，可以分析电容器极板间场强的变化情况
