第十一讲 电容器与电容-【暑假辅导班】2021年新高二物理暑假精品课程（粤教版）

第十一讲 电容器与电容 【学习目标】 1.知道什么是电容器及电容器的主要构造. 2.理解电容的概念及其定义式. 3.了解电容器充电和放电现象及能量转换. 4.通过探究得出影响平行板电容器电容的因素，会应用平行板电容器的电容公式分析有关问题． 【基础知识】 一、识别电容器　电容器的充放电 1．电容器的组成：两个互相靠近、彼此绝缘的导体，导体间可以填充绝缘物质(电介质)． 2．充电、放电：使电容器两个极板分别带上等量异种电荷，这个过程叫充电．使电容器两极板上的电荷中和，电容器不再带电，这个过程叫放电． 3．从能量的角度区分充电与放电：充电是从电源获得能量储存在电容器中，放电是把电容器中的电场能转化为其他形式的能量． 4．电容器的电量：其中一个极板所带电量的绝对值． 二、电容器的电容 1．定义：电容器所带电量Q与电容器两极板间的电压U之比． 2．定义式：C＝eq \f(Q,U). 3．单位：电容的国际单位是法拉，符号为F，常用的单位还有微法和皮法，1 F＝106 μF＝ 1012 pF. 4．物理意义：电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量． 三、决定电容的因素 1．平行板电容器的电容C跟两极板的正对面积S成正比，与两极板间的距离d成反比，并与两极板间插入的电介质有关． 2．平行板电容器 电容的决定式：C＝eq \f(εrS,4πkd)，εr为电介质的相对介电常数，k为静电力常量．当两极板间是真空时，C0＝eq \f(S,4πkd).【考点剖析】 考点一：识别电容器　电容器的充放电 例1．很多手机的指纹解锁功能利用了电容式指纹识别技术。如图所示，指纹识别传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，指纹的凸起部分（叫“嵴”）及凹下部分（叫“峪”）与这些小极板形成大量大小不同的电容器．传感器给所有的电容器充电达到某一电压值后，电容器放电，根据放电快慢的不同来探测嵴和峪的位置，从而形成指纹图象数据，则（　　） A．沾水潮湿的手指不会影响正常解锁 B．极板与指纹“嵴”部分形成的电容器电容较大 C．极板与指纹“峪”部分形成的电容器放电较慢 D．用打印好的指纹照片覆盖在传感器上面也能够实现指纹解锁 考点二：电容器的电容 例2．电容式传感器是用来将各种非电信号（如位移、速度、压力、角度等）转变为电信号（如电压、电流、电荷量等）的装置，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一个物理量的值，关于如图所示的甲、乙、丙、丁四种常见的电容式传感器，下列说法正确的是（　　） A．甲图的传感器可以用来测量速度 B．乙图的传感器可以用来测量液体对芯线的浮力 C．丙图的传感器可以用来测量压力 D．丁图的传感器可以用来测量压力 考点三：决定电容的因素 例3．熔喷布具有的独特的超细纤维结构增加了单位面积纤维的数量和表面积，具备很好的过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性，使其成为医用口罩及N95口罩的最核心的材料。工厂在生产熔喷布时为了实时监控其厚度，通常要在生产流水线上设置如图所示传感器，其中A、B为平行板电容器的上、下两个极板，上下位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极上，G是灵敏电流计。当熔喷布的厚度变薄导致介电常数变小时（　　） A．极板间的电场强度变大 B．极板上所带的电荷量减少 C．平行板电容器的电容变大 D．有自b向a的电流流过灵敏电流计 【过关检测】 1．下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解，其中正确的是（　　） A．由 知，电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量成反比 B．由 知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比 C．由 知，电场中某点的电场强度仅与场源电荷所带的电荷量有关 D．由 知，带电荷量为1C的正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功为1J，则A、B两点间的电势差为－1V 2．如图所示，两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器，极板N与静电计相连，极板M与静电计的外壳均接地。用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差U。在两板相距一定距离d时，给电容器充电，静电计指针张开一定角度。在整个实验过程中，保持电容所带电量Q不变，下面的操作中将使静电计指针张角变大的是（　　） A．仅将M板向上平移 B．仅将M板向右平移 C．仅在M、N之间插入云母板 D．仅在M、N之间插入金属板，且不和M、N接触 3．下面是某同学对一些概念及公式的理解，其中正确的是（　　） A．由 知，两物体间的距离趋近于零时，万有引力趋近于无穷大 B．由 知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比 C．由 知，真空中点电荷在某点产生的电场强度的大小与点电荷的电量及该点与点电荷的距离均有关系 D．由 知，带电荷量为1C的负电荷从A点移动到B点克服电场力做功1J，则A、B两点间的电势差为-1V 4