8 電容器的電容,【自主預(yù)習(xí)】 1.電容器：兩個(gè)彼此_又相距_的導(dǎo)體就組成 了一個(gè)電容器。電容器可以儲(chǔ)存電荷。,絕緣,很近,2.電容器的充、放電： (1)電容器充電：使電容器極板_的過(guò)程。 (2)電容器放電：使充電后的電容器極板_的 過(guò)程。 (3)電容器充電后帶電特點(diǎn)：兩極板帶_電 荷。,帶電,失去電荷,等量異種,3.電容：(1)定義：電容器所帶的_與電容器兩 極板間的_的比值叫電容。 (2)定義式：C= 。 4.電容的物理意義：電容是描述電容器_本領(lǐng) 的物理量。 5.電容的單位：國(guó)際單位：_，符號(hào)F，常用單 位：微法(F)、皮法(pF)。1F=_F=_pF。,電荷量,電勢(shì)差,儲(chǔ)存電荷,法拉,106,1012,6.決定電容大小的因素：平行板電容器的電容C與平行 板正對(duì)面積S、電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)r成_，與 極板間的距離d成_。平行板電容器電容的公式： C= ，式中k為靜電力常量。此式為平行板電容器 電容的決定式。,正比,反比,7.常用電容器： (1)分類(lèi)。 按電介質(zhì)分：空氣電容器、_電容器、陶瓷 電容器、_電容器等； 按是否可變分：可變電容器、_電容器等。,聚苯乙烯,電解,固定,(2)電容器的額定電壓和擊穿電壓。 額定電壓：電容器能夠長(zhǎng)期_時(shí)的電壓。 擊穿電壓：電介質(zhì)被擊穿時(shí)加在電容器兩極板上的 _電壓，若電壓超過(guò)這一限度，電容器就會(huì)損壞。,正常工作,極限,【預(yù)習(xí)小測(cè)】 1.(多選)C= 和C= 是兩個(gè)關(guān)于電容器電容的公式。下列關(guān)于它們的說(shuō)法中正確的是( ) A.從C= 可以看出，電容的大小取決于帶電荷量和電壓 B.從C= 可以看出，電容的大小取決于電介質(zhì)的種類(lèi)、兩極板的正對(duì)面積和兩極板的位置關(guān)系,C.它們都適用于各種電容器 D.C= 是適用于各種電容器的定義式，C= 是只 適用于平行板電容器的決定式,【解析】選B、D。公式C= 是電容的定義式，適用于 各種電容器，C= 是平行板電容器電容的決定式， 只適用于平行板電容器，故A、C錯(cuò)誤，B、D正確。,2.(多選)平行板電容器保持與直流電源兩極連接，充電平衡后，兩極板間的電壓是U，電荷量為Q，兩極板間場(chǎng)強(qiáng)為E，電容為C，現(xiàn)將兩極板間距離減小，則引起變化的情況是( ) A.Q變大 B.C變大 C.E不變 D.U變小,【解析】選A、B。由C= = 可知，平行板電容器 保持與直流電源兩極連接，充電平衡后，兩極板間的 電壓U不變，兩極板距離減小，C增大，則Q變大，A、B 正確，D錯(cuò)誤；由E= 可知E變大，所以C錯(cuò)誤。,3.某電容器上標(biāo)有“25F 450V”字樣，下列對(duì)該電容器的說(shuō)法中正確的是( ) A.要使該電容器兩極板之間電壓增加1V，所需電荷量為2.510-5C B.要使該電容器帶電荷量增加1C，兩極板之間需加電壓2.510-5V C.該電容器能夠容納的電荷量最多為2.510-5C D.該電容器能夠承受的最大電壓為450V,【解析】選A。由電容器電容的定義C= 可得，C= ，Q=CU，要使該電容器兩極板之間電壓增加 U=1V，所需電荷量為Q=2.510-5C，A正確，B錯(cuò) 誤；該電容器能夠容納的電荷量最多為Q=CU=2.510-5 450C=1.12510-2C，C錯(cuò)誤；電容器上所標(biāo)的450V， 即電容器的額定電壓，即電容器長(zhǎng)期工作時(shí)所能承受 的電壓，低于擊穿電壓，該電容器能夠承受的最大電 壓大于450V，D錯(cuò)誤。,主題一 電容器 電容 【互動(dòng)探究】 按如圖所示電路連接好器材，使開(kāi)關(guān)S先后接觸a、b，觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況。,試結(jié)合上述情境，討論下列問(wèn)題： (1)當(dāng)S先后接a和接b時(shí)，會(huì)觀察到電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況是怎樣的呢？ 提示：當(dāng)S接a時(shí)，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；當(dāng)S接b時(shí)，電流表指針?lè)聪蚱D(zhuǎn)。,(2)電容器的工作過(guò)程是怎樣的？工作過(guò)程中能量是如何轉(zhuǎn)化的？ 提示：充電過(guò)程和放電過(guò)程。 充電過(guò)程中其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，放電過(guò)程中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。,(3)電容器的帶電量Q與兩極板間的電壓U有什么關(guān)系？反映了電容器怎樣的特性？,提示：電容器兩極板間的電勢(shì)差隨電荷量的增加而增 加，電荷量和電勢(shì)差成正比，它們的比值是一個(gè)恒 量，每一個(gè)電容器都有一個(gè)屬于自己的 常數(shù)，與所 帶電荷量的多少無(wú)關(guān)。這個(gè)比值反映了電容器容納電 荷的能力大小，因此可用 描述電容器容納電荷本領(lǐng) 的大小，即電容器的電容C= 。,【探究總結(jié)】 電容器充、放電過(guò)程的比較,【拓展延伸】電容器與電容的區(qū)別與聯(lián)系 (1)電容器是一個(gè)儀器，而電容是一個(gè)物理量，它表征了電容器容納電荷的本領(lǐng)。 (2)電容器的電荷量是一個(gè)極板上電荷量的絕對(duì)值。,(3)電容C是用比值定義法定義的，公式C= 是電容的 定義式，對(duì)任何電容器都適用。 (4)對(duì)一個(gè)確定的電容器，電容由電容器本身的介質(zhì)特 性與幾何尺寸決定，不會(huì)隨其帶電荷量的改變而改 變。,【典例示范】 (多選)如圖所示是描述對(duì)給定的電容器充電時(shí)其電荷量Q、電勢(shì)差U、電容C之間相互關(guān)系的圖象，其中正確的是( ),【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)明確以下兩點(diǎn)： (1)對(duì)于給定的電容器，QU。 (2)電容器的電容C與Q、U無(wú)關(guān)。,【解析】選C、D。電容器的電容是由電容器本身決定的，與電容器所帶電荷量Q的大小和兩極板間的電勢(shì)差U的大小無(wú)關(guān)，不能認(rèn)為C與Q成正比，與U成反比，故D正確，A、B錯(cuò)誤；而C圖中表示電容器所帶電荷量與極板間的電勢(shì)差成正比，其比值即電容器的電容不變，故C正確。,【探究訓(xùn)練】 (2018杭州高二檢測(cè))如圖所示為某一電容器中所帶電量和兩端電壓之間的關(guān)系圖線，若將該電容器兩端的電壓從40V降低到36 V，對(duì)電容器來(lái)說(shuō)正確的是 ( ),A.是充電過(guò)程 B.是放電過(guò)程 C.該電容器的電容為5.010-2F D.該電容器的電量變化量為0.20 C,【解析】選B。由Q=CU知，U降低，Q減小，故為放電過(guò) 程，A錯(cuò)B對(duì)；由C= =510-3F，可知C錯(cuò)； Q=CU=510-34C=0.02 C，D錯(cuò)。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】 1.電容器A的電容比電容器B的電容大，這表明( ) A.A所帶的電荷量比B多 B.A比B能容納更多的電荷量 C.A的體積比B的體積大 D.兩電容器的電壓都改變1V時(shí)，A的電荷量改變比B的大,【解析】選D。電容是電容器的固有屬性，由電容器本身的構(gòu)造決定，電容描述了電容器容納電荷的本領(lǐng)(電容器兩極板間的電壓每改變1V所改變電荷量的多少)大小，而不表示容納電荷的多少或帶電荷量的多少，故D對(duì)，A、B、C都錯(cuò)。,2.(多選)下列關(guān)于電容器和電容的說(shuō)法中，正確的是 ( ) A.根據(jù)C= 可知，電容器的電容與其所帶電荷量成正 比，跟兩板間的電壓成反比 B.對(duì)于確定的電容器，其所帶電荷量與兩板間的電壓 成正比,C.無(wú)論電容器的電壓如何變化(小于擊穿電壓且不為零)，它所帶的電荷量與電壓的比值都恒定不變 D.電容器的電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，其大小與加在兩板間的電壓無(wú)關(guān),【解析】選B、C、D。電容器的電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，是電容器的一種特性。一個(gè)電容器對(duì)應(yīng)唯一的電容值，不能說(shuō)電容器的電容與其所帶電荷量成正比，與兩極板間的電壓成反比。因此A錯(cuò)誤，C、D正確；由于電容是定值，由Q=CU知，其所帶電荷量與兩板間的電壓成正比，故B正確。,3.(多選)(2018開(kāi)封高二檢測(cè))關(guān)于電容器和電容的概念，下列說(shuō)法正確的是( ) A.任何兩個(gè)彼此絕緣又互相靠近的導(dǎo)體都可以看成是一個(gè)電容器 B.用電源對(duì)平行板電容器充電后，兩極板一定帶有等量異種電荷 C.某一電容器帶電荷量越多，它的電容就越大 D.某一電容器兩板間的電壓越高，它的電容就越大,【解析】選A、B。根據(jù)電容器定義可知，A正確；電容器是儲(chǔ)存電荷的容器，充電后，兩極板帶等量異種電荷，B正確；電容是描述電容器儲(chǔ)存電荷本領(lǐng)大小的物理量。電容的大小與電容器帶電多少及兩板間電壓大小都無(wú)關(guān)，C、D錯(cuò)誤。,主題二 平行板電容器的電容 【互動(dòng)探究】 如圖，把一個(gè)已充電的平行板電容器和一靜電計(jì)相連。探究影響平行板電容器電容的因素。,試結(jié)合上述情境，討論下列問(wèn)題： (1)本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的方法是什么？ 提示：控制變量法。,(2)如何應(yīng)用靜電計(jì)判斷電容的變化？ 提示：由Q=CU可知，由于極板上的電量Q幾乎不變，所以電容器的電容C與電壓U成反比，而電壓U的大小與靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度成正比，即兩個(gè)導(dǎo)體間的待測(cè)電壓U通過(guò)靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度指示出來(lái)：變大，電壓U增大，說(shuō)明C減??；變小，電壓U減小，說(shuō)明C增大。,(3)怎樣通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究平行板電容器的電容與各因素的關(guān)系？ 提示：保持極板上的電荷量Q和兩極間距離d不變，改變兩極板的正對(duì)面積S，S越大，靜電計(jì)指示的電勢(shì)差越小?？傻玫剑篠越大，U越小，則C越大。,保持極板上的電荷量Q和兩極板的正對(duì)面積S不變，改變兩極板間的距離d，d越小，靜電計(jì)指示的電勢(shì)差越小?？傻玫剑篸越小，U越小，則C越大。 保持Q、S、d都不變，在兩極板中間插入電介質(zhì)，靜電計(jì)指示的電勢(shì)差減小?？傻玫剑翰迦腚娊橘|(zhì)，U減小，C增大。,【探究總結(jié)】 1.C= 與C= 的比較：,2.電容器的兩類(lèi)問(wèn)題： (1)電容器始終與電源相連時(shí)電壓不變。在此情景下可根據(jù)下列幾式討論C、Q、E的變化情況。,(2)電容器充電后與電源斷開(kāi)，電容器的電荷量不變，在此情景下可根據(jù)下列幾式討論C、U、E的變化情況。 (由此看出此時(shí)E與d無(wú)關(guān))。,【典例示范】 如圖所示，平行板電容器帶有等量異種電荷，與靜電計(jì)相連，靜電計(jì)金屬外殼和電容器下極板都接地，在兩極板間有一固定在P點(diǎn)的點(diǎn)電荷。以E表示兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，Ep表示點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能，表示靜電計(jì)指針的偏角。若保持下極板不動(dòng)，將上極板向下移動(dòng)一小段距離至圖中虛線位置，則( ),A.增大，E增大 B.增大，Ep不變 C.減小，Ep增大 D.減小，E不變,【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)從以下三點(diǎn)進(jìn)行分析： (1)電容器電容的影響因素C= 。 (2)電容器的電荷量Q、板間電壓U與電容C間的關(guān)系 Q=CU。 (3)靜電計(jì)的張角越大代表電勢(shì)差越大。,【解析】選D。若保持下極板不動(dòng)，將上極板向下平移 一小段距離，則根據(jù)C= 可知，C變大，Q一定，則 根據(jù)Q=CU可知，U減小，則靜電計(jì)指針偏角減?。桓?據(jù)E= ，C= ，Q=CU聯(lián)立可得E= ，可知Q一定 時(shí)，E不變；根據(jù)U1=Ed1可知P點(diǎn)離下極板的距離不 變，E不變，則P點(diǎn)與下極板的電勢(shì)差不變，P點(diǎn)的電勢(shì) 不變，則Ep不變，故選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤，D正確。,【探究訓(xùn)練】 (多選)如圖所示，C為中間插有電介質(zhì)的電容器，a和b為其兩極板，a板接地。P和Q為兩豎直放置的平行金屬板，在兩板間用絕緣線懸掛一帶電小球，P板與b板用導(dǎo)線相連，Q板接地。開(kāi)始時(shí)懸線靜止在豎直方向，在b板帶電后，懸線偏轉(zhuǎn)了角度。在以下方法中，能使懸線的偏角變大的是( ),A.縮小a、b間的距離 B.加大a、b間的距離 C.取出a、b兩極板間的電介質(zhì) D.換一塊形狀大小相同、介電常數(shù)更大的電介質(zhì),【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下三點(diǎn)： (1)電容器所帶電荷量Q不變。 (2)P、Q兩平行金屬板的電勢(shì)差與電容器的電勢(shì)差相 等。 (3)由公式C= 和C= 進(jìn)行分析。,【解析】選B、C。由C= 知，減小a、b間的距離， 即d，則C，又Q不變，C= ，故U，由E= 分析 知，P、Q間的E，變小，故B正確，A錯(cuò)誤。取出 a、b兩極板間的電介質(zhì)，相當(dāng)于，則C，又Q不 變，C= ，故U，P、Q間的E，變大，故C正確， D錯(cuò)誤，故選B、C。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】 1.如圖所示是一個(gè)由電池、電阻R、開(kāi)關(guān)S與平行板電容器組成的串聯(lián)電路，開(kāi)關(guān)S閉合。一帶電液滴懸浮在兩板間P點(diǎn)不動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是( ),A.帶電液滴可能帶正電 B.增大兩極板距離的過(guò)程中，電阻R中有從a到b的電流，電容器中負(fù)電荷從B到A C.斷開(kāi)S，減小兩極板正對(duì)面積的過(guò)程中，液滴將加速下降 D.斷開(kāi)S，減小兩極板距離過(guò)程中，液滴靜止不動(dòng),【解析】選D。帶電液滴在重力和電場(chǎng)力作用下處于平 衡狀態(tài)，電場(chǎng)力方向向上，電場(chǎng)方向向下，故液滴帶 負(fù)電，A選項(xiàng)錯(cuò)誤。由C= 和Q=CU可知，當(dāng)兩極板 間距離增大的過(guò)程中，C變小，所以Q變小，因此電容 器放電，放電電流的方向從a到b，負(fù)電荷由B板經(jīng)電源 和電阻R流向A板，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。斷開(kāi)S，由C= ， Q=CU和U=Ed知E= ，Q不變，S減小，C減小，所以E,增大，電場(chǎng)力大于重力，液滴加速上升，C選項(xiàng)錯(cuò)誤。 由E= 知，Q不變，d減小，E不變，液滴靜止不 動(dòng)，D選項(xiàng)正確。,2.(多選)在如圖所示電路中，A、B為兩塊豎直放置的金屬板，G是一只靜電計(jì)，開(kāi)關(guān)S合上后，靜電計(jì)指針張開(kāi)一個(gè)角度。下述哪些做法可使指針張角增大( ),A.使A、B兩板靠近一些 B.使A、B兩板正對(duì)面積錯(cuò)開(kāi)一些 C.斷開(kāi)S后，使B板向右平移拉開(kāi)一些 D.斷開(kāi)S后，使A、B正對(duì)面積錯(cuò)開(kāi)一些,【解析】選C、D。圖中靜電計(jì)的金屬桿接A板，外殼和 B板均接地，靜電計(jì)顯示的是A、B兩極板間的電壓，指 針張角越大，表示兩極板間的電壓越高，當(dāng)合上S后， A、B兩板與電源兩極相連，板間電壓等于電源電壓， 保持不變，靜電計(jì)指針張角不變；當(dāng)斷開(kāi)S后，板間距 離增大，正對(duì)面積減小，都會(huì)使A、B兩板間的電容變 小，而電容器所帶電荷量不變，由C= 可知，板間電 壓U增大，從而靜電計(jì)指針張角增大。故正確答案為 C、D。,3.傳感器是自動(dòng)控制設(shè)備中不可缺少的元件，已經(jīng)滲透到宇宙開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)、交通運(yùn)輸以及家庭生活等各種領(lǐng)域。如圖所示為幾種電容式傳感器，其中通過(guò)改變電容器兩板間距離而引起電容變化的是( ),【解析】選C。A選項(xiàng)改變的是介質(zhì)，B、D選項(xiàng)改變的是正對(duì)面積，C選項(xiàng)改變的是兩板間的距離，故C正確。,4.(多選)(2018廣州高二檢測(cè))如圖所示，兩塊較大的金屬板A、B相距為d，平行放置并與一電源相連，S閉合后，兩板間恰好有一質(zhì)量為m，帶電荷量為q的油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，以下說(shuō)法正確的是( ),A.若將S斷開(kāi)，則油滴將做自由落體運(yùn)動(dòng)，G表中無(wú)電流 B.若將A向左平移一小段位移，則油滴仍然靜止，G表中有ba的電流 C.若將A向上平移一小段位移，則油滴向下加速運(yùn)動(dòng)，G表中有ba的電流 D.若將A向下平移一小段位移，則油滴向上加速運(yùn)動(dòng)，G表中有ba的電流,【解析】選B、C。將S斷開(kāi)，電容器兩極板上電荷量不 變，板間場(chǎng)強(qiáng)不變，故油滴仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，故A錯(cuò) 誤；將A板左移，由E= 可知，E不變，油滴仍靜止， 而電容C變小，電容器兩極板上電荷量Q=CU變小，電容 器放電，則有由ba的電流流過(guò)G，故B正確；將A板上 移，由E= 可知，E變小，油滴應(yīng)向下加速運(yùn)動(dòng)，電容 C變小，電容器要放電，則有由ba的電流流過(guò)G，故C,正確；當(dāng)A板下移時(shí)，板間電場(chǎng)強(qiáng)度增大，油滴受的電 場(chǎng)力增大，油滴向上加速運(yùn)動(dòng)，C增大，電容器要充 電，則有由ab的電流流過(guò)G，故D錯(cuò)誤。,【通法悟道】平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析方法 由于平行板電容器的極板間距d、極板正對(duì)面積S或相對(duì)介電常數(shù)r變化而引起電容器的C、Q、U、E變化的分析方法： (1)電容器保持與電源連接，U保持不變；電容器充電后斷開(kāi)電源，帶電量Q不變。,(2)由公式C= 確定電容的變化。 (3)由C= 的關(guān)系判定Q或U的變化。 (4)由E= 確定電容器極板間場(chǎng)強(qiáng)的變化。,【課堂小結(jié)】,