2.1 专题 电容器与平行板电容器 导学案-2023-2024学年高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册

电容器与平行板电容器 一、电容器 1、定义：两个彼此绝缘而又相互靠近的导体就构成了电容器。功能为储存电荷或电能（电场能） 2、电容器的充放电过程的特点 充电过程 放电过程 定义 使电容器带电的过程 电容器所带电荷中和的过程 过程示意图 电荷运动 正电荷向A板运动（实际上是负电荷从A板运动到正极），负电荷向B板运动 正电荷由A板向B板运动（实际上是负电荷由B板向A板运动） 电流方向 电源正极流向电源负极 正极板流向负极板 能量转化 化学能→电能→电场能 电场能→电能→热能 特征 有充电电流，电流由大变小；电荷量增加（等量异种电荷） 两极板间电压增大；两极板间电场强度增大 有放电电流，电流由大变小；电荷量减小 两极板间电压减小；两极板间电场强度减小 充放电电压/电流与时间关系图 3、电容器的带电量指的是一个极板上电量的绝对值。 【例1】在“观察电容器的充、放电现象”实验中，将直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成如图实验电路，则（　　） A．将开关接1，电容器处于充电状态，上极板带正电 B．将开关接1，电容器处于放电状态，上极板带正电 C．将开关接2，电容器处于充电状态，上极板带正电 D．将开关接2，电容器处于放电状态，下极板带正电 【例2】某同学利用如图所示的实验电路观察电容器的充、放电现象，下列说法正确的是（　　） A．把开关接1，电压表和电流表示数均逐渐增大 B．把开关先接1再断开，断开后电压表示数立即变为零 C．电容器充电与放电过程,通过电流表的电流方向相同 D．电容器放电过程，,电压表和电流表示数均逐渐减小 二、电容 1、定义：电容器所带的电荷量Q与两极板间电压U的比值。即：（只跟自身特性有关，与Q、U无关） 2、物理意义：电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量。 3、Q－U图像：斜率表示电容器的电容；面积表示电场力做功↔电场能变化。 【例1】下列对于电容器的电容的认识，正确的是（　　） A．电容器所带电荷量越大，其电容越大 B．电容C与电容器所带的电荷量及极间的电势差无关 C．电容器两极板间的电势差越小，其电容越大 D．电容C由电容器所带的电荷量及极间的电势差决定 【例2】某电容器两端的电压变为原来的时，该电容器的电容（　　） A．不变 B．变为原来的 C．变为原来的2倍 D．变为原来的4倍 【例3】（多选）对于给定的电容器，如图所示，是描述电容C、所带电荷量Q、电势差U之间的相互关系的图像，正确的是（　　） A． B． C． D． 三、平行板电容器的电容 1、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），就组成了一个最简单的电容器，叫做平行板电容器。 2、平行板电容器的电容：与平行板正对面积S及电介质的相对介电常数成正比，与极板间的距离d成反比。即：（决定式，k为静电力常量） （1）为相对介电常数，电介质绝缘本领越强，越大。电容器串联，总电容增大。 （2）若将一个极板接地，则表示该极板电势为零。 【例1】有一平行板电容器，电容为，所带电荷量为。如果两板间的距离为，则电容器两极板间的电场强度为（　　） A． B． C． D． 【例2】板间距d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间电势差为U1，板间场强为E1，现将电容器所带电荷量变为2Q，板间距变为d，其他条件不变，这时两极板间电势差为U2，板间场强为E2，则正确的是（　　） A．U2＝U1，E2＝E1 B．U2＝2U1，E2＝4E1 C．U2＝U1，E2＝2E1 D．U2＝2U1，E2＝2E1 【例3】（多选）对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是（　　） A．将两极板的间距加大，电容将增大 B．将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小 C．在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大 D．在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板，电容将减小 四、验电器与静电计的区别与联系 验电器 静电计 图示 原理 同种电荷相互排斥 同种电荷相互排斥，导体间电势差（电压）越大，指针偏角越大 作用 判断物体是否带电 判断物体是否带电；粗略测量两导体间的电势差大小 五、电容器的动态问题 1、两类典型问题 （1）电容器始终与恒压电源相连，电容器两极板间的电势差U保持不变； （2）电容器充电后与电源断开，电容器两