电容器与电容——教.doc

电容器与电容同步导学1平行板电容器(1)基本结构：两块彼此绝缘、互相靠近的平行金属板组成(2)带电特点：两板电荷等量异号，分布在正对两板的内侧(3)板间电场：板间形成匀强电场，场强大小为EUd，方向垂直板面2电容器的充、放电过程(1)充电过程如图171所示：充电电流，电流方向为逆时针方向，电流强度由大到小；电容器所带电荷量增加；电容器两极板间电压升高；电容器中电场强度增加；当电容器充电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器两极板间电压与充电电压相等；充电后，电容器从电源中获取的能量称为电场能(2)放电过程如图172所示：放电电流：电流方向是从正极板流出，电流强度是由大变小；电容器上电荷量减小；电容器两极板间电压降低；电容器中电场强度减弱电容器的电场能转化成其他形式的能3电容(1)定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间电势差U的比值，叫做电容器的电容(2)定义式：CQ/U电容是利用了比值定义法，看起来好像C由Q和U来决定，其实C与Q、U无关，C的大小是由电容器本身的结构决定的，只是比值Q/U可以用来量度电容器的电容即使电容器不带电，电容器容纳电荷的本领也不变，其电容仍然为C (3)单位：在国际单位制中，电容的单位是法拉，符号是F 1 F1 CV法拉这个单位太大，实际中常用较小的单位，微法(F)和皮法(pF)其关系：1 F106F1012pF(4)由C=Q/U可知C=Q/U(5)电荷量QCU，带电荷量随电压的升高而增大，即带电荷量与电压成正比提示：电容器是一种电路元件，而电容是一个物理量，它表征了电容器容纳电荷的本领电容器的带电荷量是一个极板上电荷量的绝对值电容C是用比值定义法定义的，本章学过的电场强度E、电势，都是用比值法定义的电容C=Q/U，但不能说电容C与Q成正比、与U成反比电容C由电容器本身的性质决定，与Q、U的大小无关加在电容器两极上的电压不能超过某一限度超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏这个极限电压称为穿电压电容器工作时的电压应低于击穿电压电容器上一般都标明电容器的电容和额定电压额定电压是指电容器长期工作时所能承受的电压，比击穿电压要低4常用电容器(1) 固定电容器：电容固定不变的电容器，常用云母、陶瓷、聚苯乙烯等为电介质，这种电容在使用中不分极性(2) 电解电容器：也是一种固定电容器，只是用很薄的一层氧化膜作电介质，电容较大并且，电解电容器的极性是固定的，使用时极性不能接错(3) 可变电容器：是一种可以改变电容大小的电容器，通常由两组铝片组成，其中一组固定不动的叫定片，另一组可以转动的叫动片转动时，两组铝片的正对面积发生变化，电容就随着改变可变电容器的绝缘物质通常为空气或塑料介质例1有一充电的平行板电容器，两板间电压为3 V，使它的电荷量减少3l0-4C，于是电容器两极板间的电压降低2/3，此电容器的电容量 F，电容器原来的带电荷量是 C，若把电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容量是 F解析：电容器两极板间电势差的变化量为，由有设电容器原来带电荷量为Q，则QCU1.510-434.510-4C.电容器的电容是由电容器本身因素决定的，与是否带电、带多少电荷量无关，所以电容器放掉全部电荷后，电容仍然是150F5平行板电容器的电容(1)当平行板电容器的两极板间是真空时，(2)当两板间充满同一种电介质时， ，是电介质的相对介电常数(3)平行板电容器的电容，与两平行板正对面积S成正比，与介质的相对介电常数有关，与两极板间距离d成反比6关于平行板电容器的两类典型问题(1)平行板电容器连接在电源两端时，由于电容器始终接在电源上，因此两板间电势差U保持不变，电容器的d、S、r发生变化，将引起电容器的C、Q、U、E变化由可知C随d、S、r变化而变化由QCU可知Q也随着d、S、r变化而变化由E=U/d知，E随d的变化而变化(2)平行板电容器充电后，切断与电源的连接，电容器的带电荷量Q保持不变，电容器的d、S、r变化，将引起C、Q、U、E的变化由可知C随d、S、r变化而变化由可知，U随d、S、r变化而变化由可知，E随S、r变化而变化例2当一个电容器所带电荷量为Q时，两极板间的电势差为U，如果所带电荷量增大为2Q，则 ( ) A电容器的电容增大为原来的2倍，两极板间电势差保持不变B电容器的电容减小为原来的12倍，两极板间电势差保持不变 C电容器的电容保持不变，两极板间电势差增大为原来的2倍D电容器的电容保持不变，两极板间电势差减少为原来的12倍解析：本题考查对电容器电容定义式的理解，应明确：对某一电容器而言，其电容的大小，决定于它的结构，与其所带的电荷量及两极板间的电势差无关由于电容器的内部结构不变，故其电容也不变由电容的定义式CQ/U可知，当所带的电荷量增大为2Q时，两极板间的电压也相应增大为2U，故本题应选C点评：电容器的电容是用比值法定义的，本章中学过的用比值法定义的物理量还有：电场强度、电势差，以前学过的用比值法定义的物理量有：压强、密度等从中了解在物理学中是怎样来表征事物的某一特性或属性的例3 (2000年全国高考试题) 对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是 ( )A将两极板的间距加大，电容将增大B将两极扳平行错开，使正对面积减小，电容将减小C在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大D在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板，电容将增大解析：根据，影响平行板电容器的电容大小的因素有：正对面积增大，电容增大；两板间距增大，电容减小；两板间放入电介质，电容增大；两板间放入金属板，相当于减小平行板的间距，电容增大所以选项B、C、D正确点评： 这是一道关于电容器的电容的基本题，电容器的电容是由本身的结构来决定的空气的介电常数接近于1，其它各种绝缘体的介电常数都大于1，所以空气电容中插入任何绝缘体，其电容都增大例4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电容器极板的带电荷量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：这是一道考查对电容器的有关物理量理解的问题平行板电容器的电容，当两极板间的距离d减小时，C增大，由于两极板连接在电池两极上，则两极板间的电势差U保持不变，电容器所带电荷量变大，两极板间的电场强度变大选项A、B、D正确点评： 两极板间的电势差U保持不变，是正确解答此题的关键Km图1-7-3例5 如图1-7-3所示，两板间距为d的平行板电容器与一电源连接，开关S闭合，电容器两板间的一质量为m，带电荷量为q的微粒静止不动，下列各叙述中正确的是 （ ）A微粒带的是正电B电源电动势的大小等于C断开开关S，微粒将向下做加速运动D保持开关S闭合，把电容器两极板距离增大，将向下做加速运动解析： 粒子受重力和向上电场力作用而静止，两板间的电场方向向下，所以粒子带负电；由于粒子处于平衡状态时有，电源电动势；断开开关S，电容器的带电荷量不变，根据，极板间电场没有改变，微粒仍将静止不动；保持开关闭合，电容器两极板间电压不变，两极板的距离增大，根据得极板间电场的电场强度变小，微粒将向下做加速运动所以选项B、D正确ddPMNBA图1-7-4例6(1997年上海市高考试题) 如图1-7-4所示，A、B为平行金属板，两板相距为d，分别与电源两极相连，两板的中央各有一小孔M和N，今有一带电质点，自A板上方相距为d的P点由静止自由下落(P、M、N在同一竖直线上)，空气阻力忽略不计，到达N孔时速度恰好为零，然后沿原路返回，若保持两极板间的电压不变，则 （ ）A把A板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回B把A板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落C把B板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回D把B板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落解析：平行金属板与电源两极相连，则两极板间电势差U保持不变带电质点由