第2章 第4节 电容器 电容-2020-2021学年高中物理选修3-1【导学教程】同步辅导（鲁科版）word

第4节　电容器　电容 [学习目标] 1．知道电容器的概念和平行电容器的主要构成。 2．理解电容的概念及其定义式和决定式。 3．掌握平行板电容的决定式，并能讨论有关问题。 一、电容器 1．组成 两个彼此绝缘又相隔很近的导体，组成一个电容器。 2．充、放电过程 过程 内容 充电过程 放电过程 过程示意 电荷运动 正电荷向A板移动，负电荷向B板移动 正电荷由A板移向B板(或负电荷由B板移向A板) 电流方向 流向正极板 流向正极板 联系 两个过程互逆，电容器的电量、场强、能量变化趋势相反 3.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的比值叫做电容器的电容。 (2)公式：C＝。 (3)物理意义：描述电容器容纳电荷本领大小的物理量，在数值上等于使电容器两极板间的电势差为1 V所需要带的电荷量。 (4)电容的单位是法拉，简称法，符号是F。1 F＝106 μF＝1012 pF。 (5)电场能：电容器充电过程中由电源获得的能量储存在电场中，称为电场能。 二、平行板电容器的电容 1．决定电容的因素：平行板电容器的电容C与正对面积S成正比，与极板间的距离d成反比，与极板之间电介质的介电常数ε成正比。 2．决定式：C＝，真空中时：C＝。 三、常见电容器及其构造　电容器的应用 1．电容器的分类 (1)按电介质分：空气电容器、云母电容器、纸质电容器、陶瓷电容器、涤纶电容器、电解电容器等。 (2)按电容是否可变分：可变电容器、固定电容器等。 2．电容器的应用 (1)用于照相机的电子闪光灯：先由电容器储存能量，释放能量时发生放电，从而导致电子闪光灯管内的气体发出耀眼的白光。 (2)利用电容器测量水位：水位变化引起电容变化，从而可测出水位变化。 (3)用于高能物理实验或工程中。 (4)驻极体话筒。 [自主诊断]——判正误 　(1)电容的定义式C＝，C与Q、U无关。(√) (2)电容器的一个极板带正电荷，另一极板带等量负电荷，其带电荷量指的是一个极板上电荷量的多少。(√) (3)电容器在充电过程中，其他形式能转化为电场能，放电过程相反。(√) (4)平行板电容器的S、d变大时，其电容变大。(×) (5)C＝中，ε是相对介电常数，空气的相对介电常数为1。(√) 考点一　对电容器电容的理解 1．C＝与C＝的比较 C＝ C＝ 公式类别 定义式 决定式 适用范围 所有电容器，Q∝U，即＝C不变，反映了电容器容纳电荷的本领[来源:学|科|网Z|X|X|K] 平行板电容器，C∝εr，C∝S，C∝，反映了平行板电容器的决定因素 联系 电容器容纳电荷的本领，即电容的大小可以由来量度，但决定因素是电容器本身，如平行板电容器的εr、S、d等因素 2.通过Q－U图象理解电容器的电容 如图2－4－1所示，Q－U图象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，直线的斜率表示电容大小。因而电容器的电容也可以表示为C＝，即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所增加(或减小)的电荷量。 图2－4－1 ●对点训练 1．(多选)如图所示的各图描述的是对给定的电容器充电时其电荷量Q、电势差U、电容C之间相互关系的图象，其中正确的是 解析　电容器的电容是由电容器本身属性决定的，与电容器所带电荷量Q的大小和两极板间的电势差U的大小无关，不能认为C与Q成正比，与U成反比，故选项D正确，A、B错误。而C图表示电容器所带电荷量与极板间的电势差成正比，其比值即电容器的电容，故选项C正确。 答案　CD 2．一平行板电容器，当极板上所带电荷量增加2.0×10－4 C时，极板间的电压增加40 V，则当电容器两端所加电压为200 V时电容器所带电荷量为多少？ 解析　由公式C＝得推论C＝ 代入数据得C＝5×10－6 F 又Q＝CU，代入数据得Q＝1×10－3 C。 答案　1×10－3 C 考点二　平行板电容器的两类动态问题 平行板电容器的两类动态问题指的是电容器始终连接在电源两端，或充电后断开电源两种情况下，电容器的d、S或者εr发生变化时，判断C、Q、U、E随之怎样变化。具体分析方法如下。 1．公式分析法 C＝∝ 始终连接在电源两端 充电后断开电源 U不变 Q不变 Q＝UC∝C∝ U＝∝∝ E＝∝ E＝∝ 2.形象记忆法 针对两极板带电量保持不变的情况，还可以认为一定量的电荷对应着一定数目的电场线，两极板间距离变化时，场强不变；两极板正对面积变化时，如图2－4－2丙电场线变密，场强增大。 图2－4－2 [例1]　用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图2－4－3所示)。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θ。实验中，极板所带电荷量不