10.4 电容器的电容 2022-2023学年高一物理同步精品讲义（人教版2019版必修第三册)

10.4 电容器的电容 学习目标 1．知道什么是电容器。 2．理解电容器电容的概念及其定义式C＝Q/U，并能用来进行有关计算。 3．知道平行板电容器的电容与哪些因素有关。 4．知道公式C＝及其含义。 重点：电容的概念。 难点：电容的引入与理解。研究影响平行板电容器电容大小因素的实验探究。 知识点一、电容器 1．构造：彼此绝缘而又相距很近的两个导体，就构成一个电容器。 2．功能 （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种电荷的过程。 特点（如下左图所示）：①充电电流：电流方向为逆时针方向，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电容器中电场强度增加；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；⑤充电后，电容器从电源中获取的能量称为电场能。 （2）放电：用导线把充电后的电容器的两个极板接通，两个极板上的异种就会中和，电容器失去电荷的过程。 特点（如上右图所示）：①放电电流：电流方向是从正极板流出，电流是由大变小；②电容器上电荷量减少；③电容器两极板间电压降低；④电容器中电场强度减弱；⑤电容器的电场能转化成其他形式的能。 注意：放电的过程实际上就是电容器极板正、负电荷中和的过程，当放电结束时，电路中无电流。 3．带电荷量：充电后一个极板上的带电荷量的绝对值。 4．电容器的额定电压和击穿电压 加在电容器上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压称为击穿电压，电容器工作的电压低于击穿电压。 额定电压是指电容器长期工作时所能承受的电压，比击穿电压要低，电容器上一般都标明电容器的电容和额定电压的数值。 【题1】下列关于电容器的叙述中正确的是 A．电容器是储存电荷和电能的容器，只有带电的容器才称为电容器 B．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 C．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的绝对值 D．电容器充电过程是将其他形式的能转变成电容器的电能并储存起来；电容器放电过程是将电容器储存的电能转化为其他形式的能 【答案】BCD 【解析】并不是只有带电时的电容器才称为电容器，A错，B对．每个极板所带电荷量的绝对值称为电容器的带电荷量，C对。电容器充电的过程中其他形式的能转化为电能，放电过程中电能转化为其他形式的能，D对。 知识点二、电容 1．定义：电容器所带电荷量与两极板间电势差的比值叫电容。 2．定义式：C＝；C与Q、U无关，与电容器是否带电无关，仅由电容器本身决定。 【题2】有一充电的平行板电容器，两板间电压为3 V，为使它的电荷量减少3×10－4 C，于是电容器两极板间的电压降为原来的，此电容器的电容是________μF，电容器原来的带电荷量是________C，若电容器极板上的电荷全部放掉，电容器的电容是________μF。 【答案】（1）150 μF；（2）4.5×10－4 C；（3）150 μF 【解析】（1）电容器两极板间电势差的变化量为ΔU＝（1－）U＝×3 V＝2 V， 由C＝，得C＝ F＝1.5×10－4 F＝150 μF。 （2）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。 （3）电容器的电容是由本身决定的，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。 3．物理意义：是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量，数值上等于使电容器两极板间的电势差增加1V所增加的带电量。 4．单位：在国际单位制中的单位是法拉。符号：F，1F＝1C/V。更小的单位还有微法和皮法。 换算关系：1F＝106μF＝1012pF。 5．概念辨析 （1）电容器：是一个实物，由靠得很近的彼此绝缘的两个导体组成，有两个电极。 （2）电容：反映电容器本身性质的物理量，反映了电容器容纳电荷的本领；不能说电容C与Q成正比、与U成反比，与电容器上所加电压和所带电荷量均无关。 （3）带电荷量：通常是指电容器已容纳的电荷的数量，由电容器的电容和所加电压共同决定。 【题3】下面关于电容器及其电容的叙述正确的是 A．任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，就组成了电容器，跟这两个导体是否带电无关 B．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和 C．电容器的电容与电容器所带电荷量成反比 D．一个电容器的电荷量增加ΔQ＝1.0×10－6C时，两极间电压升高10V，则电容器的电容无法确定 【答案】A 【解析】电容器既然是储存电荷的容器，它里面有无电荷不影响其储存电荷的能力，A正确；电容器所带的电荷量指任一极板电荷量的绝对值，B错；电容器的电容由电容器结构决定，不随带电量的变化而变化，C错，C＝＝可求电容器的电容，D错。 【题4】如