第8课 电容器的电容-【帮课堂】2021-2022学年高二物理同步精品讲义（人教版选修3-1）

第8课 电容器的电容 学习目标 1.知道电容器的概念，认识常见的电容器，了解电容器的充、放电现象。 2.理解电容的概念，掌握电容的定义式、单位，并能应用定义式进行简单的计算。 3.了解平行板电容器的电容公式，知道改变平行板电容器电容大小的方法。 核心提炼 2个公式——电容的定义式和决定式 2个前提——电容器的动态分析时U不变和Q不变 知识点01 电容器 1．构造：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，组成一个电容器。 2．电容器的充电和放电 (1)充电：把电容器的两个极板与电源的正负极相连，使两个极板上带上等量异号电荷的过程。 (2)放电：用导线把充电后的电容器的两个极板接通，两个极板上的电荷中和，电容器失去电荷的过程。 3．带电荷量：充电后一个极板所带电荷量的绝对值。 思考判断 1．放电后的电容器电荷量为零，电容也为零。(×) 2．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和。(×) 知识点02 电容 1．定义：电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电势差的比值。 2．公式：C＝eq \f(Q,U)。 3．单位：在国际单位制中的单位是法拉，符号：F，1 F＝1 C/V。常用的单位还有微法和皮法。换算关系：1 F＝106 μF＝1012 pF。 4．物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。 知识点03 平行板电容器 1．结构：由两块彼此绝缘、互相靠近的平行金属板组成，是最简单的，也是最基本的电容器。 2．决定因素：平行板电容器的电容与两平行极板正对面积S成正比，与电介质的相对介电常数εr成正比，与极板间距离d成反比。 3．表达式：C＝eq \f(εrS,4πkd)。式中k为静电力常量。 思考判断 1．电容表示电容器容纳电荷的多少。(×) 2．电容器的电容与电容器所带电荷量成反比。(×) 3．公式C＝eq \f(εrS,4πkd)可用来计算任何电容器的电容。(×) 4．将电介质插入平行板电容器时，电容器的电容将变小。(×) 5．任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体都能组成电容器，而且跟这两个导体是否带电无关。(√) 知识点04常用电容器 1．分类 (1)按电容是否可变分：可变电容器、固定电容器。 (2)按电介质分：空气电容器、聚苯乙烯电容器、陶瓷电容器、电解电容器等。 2．额定电压和击穿电压 (1)额定电压：电容器能够正常工作时的电压。 (2)击穿电压：电介质被击穿时加在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，则电容器就会被损坏。 【即学即练】 　对电容器的电容的理解 [要点归纳]　 1．C＝eq \f(Q,U)与C＝eq \f(εrS,4πkd)的比较 　　公式 内容　　 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，eq \f(Q,U)＝C不变，反映容纳电荷本领 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 2.对Q－U图象的理解 如图1所示，对固定的电容器，Q－U图象是一条过原点的直线，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＝eq \f(ΔQ,ΔU)。 图1 [精典示例] [例1] 有一充电的平行板电容器，两板间电压为3 V，现使它的电荷量减少3×10－4 C，于是电容器两板间的电压降为原来的eq \f(1,3)，此电容器的电容是多大？电容器原来的带电荷量是多少？若电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容是多大？ 解析　电容器两极板间电势差的变化量为 ΔU＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(1,3)))U＝eq \f(2,3)×3 V＝2 V 由C＝eq \f(ΔQ,ΔU)，得C＝eq \f(3×10－4,2) F＝1.5×10－4 F＝150 μF 电容器原来的电荷量为Q，则 Q＝CU＝1.5×10－4×3 C＝4.5×10－4 C， 电容器的电容是由本身性质决定的，与是否带电无关，所以电容器放掉全部电荷后，电容仍然是150 μF。 答案　150 μF　4.5×10－4 C　150 μF [针对训练1] (多选)C＝eq \f(Q,U)和C＝eq \f(εrS,4πkd)是两个关于电容器电容的公式。下列关于它们的说法正确的是(　　) A.从C＝eq \f(Q,U)可以看出，电容的大小取决于带电荷量和电压 B.从C＝eq \f(εrS,4πkd)可以看出，电容的大小取决于电介质的种类、导体的形状和两极板的位置关系 C.它们都适用于各种电容器 D.C＝eq \f(Q,U)是适用于各种电容器的定义式，C＝eq \f