10.4 电容器的电容-2022-2023学年高一物理同步备课讲义 (人教版2019必修第三册)

4 电容器的电容 [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. 通过实验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 知识点一、电容器 1． 基本构造：任何两个彼此 又相距很近的导体，都可以看成一个电容器． 2． 充电、放电：使电容器两个极板分别带 ，电容器中储存电场能，这个过程叫充电．使电容器两极板上的电荷 ，电容器不再带电，这个过程叫放电，放电过程中 转化为其他形式的能． 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． 电容器的电荷量：其中 极板所带电荷量的绝对值． 知识点二、电容 5． 定义：电容器所带 与电容器两极板之间的 之比． 6． 定义式：C＝. 7． 单位：电容的国际单位是 ，符号为F，常用的单位还有 和 ，1 F＝ μF＝ . 8． 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，在数值上等于使两极板之间的电势差为 时，电容器所带的电荷量． 9． 击穿电压与额定电压 1　 击穿电压：电介质不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，电容器就会损坏． 2　 额定电压：电容器外壳上标的工作电压，也是电容器正常工作所能承受的最大电压，额定电压比击穿电压低． 知识点三、平行板电容器 1． 结构：由两个平行且彼此绝缘的金属板构成． 2． 电容的决定因素：电容C与两极板间电介质的相对介电常数εr成 ，跟极板的正对面积S成 ，跟极板间的距离d成 ． 3． 电容的决定式：C＝，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，C＝. 知识点四、常用电容器 1． 分类：分为固定电容器和可变电容器两类． 2． 固定电容器有：聚苯乙烯电容器、电解电容器等． 3． 可变电容器由两组铝片组成，固定的一组叫 ，可动的一组叫 ．转动动片，两组铝片的 发生变化，电容就随着变化． 知识点五、电容器的充放电现象探究 1． 实验原理 1　 电容器的充电过程如图1所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在静电力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带 电，负极板因 电子而带负电．正、负极板带 的正、负电荷．电荷在移动的过程中形成电流．在充电开始时电流比较大(填“大”或“小”)，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小(填“增大”或“减小”)，当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止移动，电流I＝0 . 图1 图2 2　 电容器的放电过程如图2所示，当开关S接2时，相当于将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生 ．在电子移动过程中，形成电流，放电开始电流较大(填“大”或“小”)，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小(填“增大”或“减小”)，两极板间的电压也逐渐减小到零． 2． 实验器材：6 V的直流电源、单刀双掷开关、平行板电容器、电流表、电压表、小灯泡、导线若干． 3． 实验步骤 1　 按图3连接好电路． 图3 2　 把单刀双掷开关S接在上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中． 3　 将单刀双掷开关S接在下面，使触点3和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中． 4　 记录好实验结果，关闭电源． 4． 实验记录和分析 实验项目 实验现象 电容器 充电 灯泡 灯泡的亮度由明到暗最后熄灭(选填“明”“暗”或“熄灭”) 电流表1 电流表1的读数由大到小最后为零(选填“大”“小”或“零”) 电压表 电压表的读数由小(选填“大”或“小”)到大(选填“大”或“小”)最后为6_V 电容器 放电 灯泡 灯泡的亮度由明到暗最后熄灭(选填“明”“暗”或“熄灭”) 电流表2 电流表2的读数由大到小最后为零(选填“大”“小”或“零”) 电压表 电压表的读数由大(选填“大”或“小”)到小(选填“大”或“小”)最后为零 5． 实验注意点 1　 电流表要选用小量程的灵敏电流计． 2　 要选择大容量的电容器． 3　 实验要在干燥的环境中进行． 4　 在做放电实验时，在电路中串联一个电阻，以免烧坏电流表． 1． 电容器所带的电荷量增加一倍，两极板间的电势差也增加一倍(　　) 2． 电容器两极板间的电势差减小到原来的，它的电