第十章 第四节 电容器的电容-2020-2021学年高中物理同步备课学案（2019人教版必修第三册）

第4节　电容器的电容 知识点归纳 知识点一、电容器 1．电容器：由两个相互靠近又彼此绝缘的导体组成。 2．电容器的组成：两个彼此绝缘又相距较近的导体，组成一个电容器，两导体分别是电容器的两极。 3．平行板电容器：由两个相互靠近又彼此绝缘的平行金属板组成。 知识点二、电容器的充电和放电 1．充电过程：电路如图所示。 特点： (1)有电流，电流方向为流入电容器正极板，电流由大到小。 (2)电容器所带电荷量增加。 (3)电容器两极板间电压升高。 (4)电容器两极板间电场强度增加。 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。 2．放电过程：电路如图所示。 特点： (1)有电流，电流方向是从正极板流出，电流由大变小。 (2)电容器所带电荷量减少。 (3)电容器两极板间电压降低。 (4)电容器两极板间电场强度减弱。 当电容器放电结束后，电路中无电流。电容器的放电过程实际上是正、负电荷中和的过程。 3．电容器充、放电过程中能量的变化 ①充电过程：电源的能量不断储存在电容器中。 ②放电过程：电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。 知识点三、电容 1．定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U之比。 2．定义式：C＝eq \f(Q,U)。 3．物理意义：表征电容器储存电荷本领的特性。 4．单位：在国际单位制中，电容的单位是法拉(F)，另外还有微法(μF)和皮法(pF)，1 μF＝10－6 F,1 pF＝10－12 F。 5．电容器的额定电压和击穿电压 (1)额定电压：电容器能够长期正常工作时的电压。 (2)击穿电压：电介质被击穿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。 知识点四、平行板电容器 1．电荷量和场强 (1)两极板电荷量数量相同，带电性质相反．电容器所带的电荷量是指一个极板带电荷量的绝对值． (2)平行板电容器的电容与极板距离d，正对面积S，电介质的相对介电常数εr间的关系C＝eq \f(εrS,4πkd).当两极板间是真空时，C＝eq \f(S,4πkd)，式中k为静电力常量。 (3)平行板电容器内部是匀强电场，E＝eq \f(U,d). (4)电容器所带电荷量Q＝CU. 2．动态变化的两种基本情况 (1)电容器两板电势差U保持不变(与电源连接)． (2)电容器的带电荷量Q保持不变(与电源断开)． (3)结论：在带电荷量不变的条件下，改变板间距离，场强不变．在U不变条件下，改变正对面积，场强不变． 3．平行板电容器两极板之间电场强度的两个公式 (1)已知平行板电容器两极板间的距离d和两极板之间的电压U，可用下式计算两极板间的电场强度E＝eq \f(U,d)∝eq \f(1,d)，即电压不变时E与d成反比． (2)由C＝eq \f(Q,U)和C＝eq \f(εrS,4πkd)求出U，再代入E＝eq \f(U,d)，可得平行板电容器两极板间的电场强度为E＝eq \f(4πkQ,εrS)∝ ，即Q不变时，E与S成反比． (3)可以用平行板电容器极板上电荷密度(电场线密度)是否变化来判断极板间电场强度E的变化． 知识点五、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，电容器的d、S、εr发生变化，将引起电容器的C、Q、U、E怎样变化？ 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．“ ”表示增大，“ ”表示减小． (2)平行板电容器充电后，切断与电源的连接，电容器的d、εr、S变化，将引起C、Q、U、E怎样变化？(Q保持不变) 知识点六、对电容的理解 1．两公式C＝eq \f(Q,U)与C＝eq \f(εrS,4πkd)的比较 公式 C＝eq \f(Q,U) C＝eq \f(εrS,4πkd) 公式特点 定义式 决定式 意义 对某电容器Q∝U，但eq \f(Q,U)＝C不变，反映电容器容纳电荷的本领 平行板电容器，C∝εr，C∝S，C∝eq \f(1,d)，反映了影响电容大小的因素 联系 电容器容纳电荷的本领由eq \f(Q,U)来量度，由本身的结构(如平行板电容器的εr、S、d等因素)来决定 知识点七、常用电容器 1．固定电容器 (1)定义：电容固定不变的电容器 (2)分类：聚苯乙烯电容器和电解电容器。 2．可变电容器：由两组铝片组成，固定的一组铝片叫作定片，可以转动的一组铝片叫作动片。转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容就随着改变。 3．静电计 静电计的工作原理是：当静电计的金属杆与金属外壳间有电势差时(金属针与外壳构成一个电容器)，由于静电斥力的作用，指针偏转，电势差越大，指针的偏角也越大，指针偏转的角度与刻度盘上的电势差刻度相对应，因此，静电计可以测电压。 典例分析 一、电