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物理·必修第三册
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第4节 电容器的电容
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知识导图
学科素养
物理观念:知道电容器的概念,认识常见的电容器
科学思维:理解电容的定义式和决定式,并会应用其分析、讨论、解决问题
科学探究:体会比值定义法和控制变量法探究物理概念的方法
科学态度与责任:养成观察、比较、归纳、分析的良好习惯
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[知识梳理]
一、电容器
1.电容器:由两个彼此 绝缘 又相距 很近 的导体组成.
2.平行板电容器:在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质-电介质(空气也是一种电介质),就组成一个最简单的电容器,叫作平行板电容器.
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3.电容器的充、放电现象
把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成实验电路.如图所示.
电容器的充、放电
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(1)充电:把开关S接1,电源给电容器充电,电容器两极所带电荷量逐渐 增大 ,电流表示数 减小 ,电压表示数 增大 ,当电流表示数为0,电压表示数 不变 时,电容器充电结束.
(2)放电:把开关S接2,电容器对电阻R放电,电流表示数 减小 ,电压表示数 减小 ,当电流表示数为 0 ,电压表示数为 0 时放电结束.
(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.
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二、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.
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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.
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6.平行板电容器
(1)电容的决定因素:电容C与两极板间的相对介电常数εr成 正比 ,跟极板的正对面积S成 正比 ,跟极板间的距离d成 反比 .
(2)电容的决定式:C=eq \f(εrS,4πkd),εr为电介质的相对介电常数.当两极板间是真空时,C= eq \f( S , 4πkd ) ,式中 k为静电力常量.
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三、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.
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[基础自测]
1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)任意两个彼此绝缘且又相互靠近的导体都可组成电容器.( √ )
(2)使电容器带电的过程叫作充电.( √ )
(3)平行板电容器充电后,两极板间的电场为匀强电场.( √ )
(4)其他条件不变,只增大电容器极板的正对面积,则电容增大.( √ )
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2.电容器是一种常用的电子元件,下列对电容器认识正确的是( )
A.电容器的电容表示其储存电荷的能力
B.电容器的电容与它所带的电荷量成正比
C.电容器的电容与它两极板间的电压成正比
D.电容的常用