第1章 8 第1课时 电容器的电容-【精讲精练】2023-2024学年高中物理必修第三册教科版（教师用书）

7．静电的利用和防护(略)

8．电容器　电容

第1课时　电容器的电容

[学业要求与核心素养]

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．了解电容器充电和放电现象及能量转换。

一、电容器

阅读教材，并回答：

电容器的充电和放电

(1)教材图1­8­4和图1­8­5，分别对应电容器的什么状态？

答：电容器充电；电容器放电。

(2)电容器充电、放电过程中，电路中电荷如何移动？电流如何变化？电容器两极板间电势差如何变化？

答：充电时电流由电源的正极流向电容器的正极板。随着两极板之间电势差的增大，充电电流逐渐减小至0，此时电容器两极板带有一定的等量异种电荷。放电时电流由电容器的正极板经过电阻R流向电容器的负极板，正负电荷中和。此时两极板带带的电荷量减小，电势差减小，放电电流也减小，最后两极板电势差以及放电电流都等于0。

(3)两过程中涉及到怎样的能量变化？

答：充电过程，电源的能量储存存在电容器中，放电过程，电容器的能量转化为其他形式的能力。

[概念·规律]

1．电容器：任何两个彼此__绝缘__又相距很近的__导体__，都可以看成一个电容器。

2．电容器的充放电

(1)充电：把电容器的两极板分别与电池组的两极相连，两个极板分别带上等量的__异号__电荷的过程，充电过程中，由电源获得的__能量__储存在电容器中。

(2)放电：用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷__中和__的过程，放电过程中，电容器把储存的能量通过__电流做功__转化为其他形式的能量。

二、电容器的电容

1．定义：电容器所带__电荷量Q__与两极板间的__电势差U__的比值。

2．定义式：C＝　　。

3．单位：电容的国际单位是__法拉__，符号为__F__，常用的单位还有__微法__和__皮法__，1 F＝__106__μF＝1012 pF。

4．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间的电势差为__1_V__时电容器需要带的电荷量。

三、常见的电容器

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．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。

探究点一　电容器及电容

1．电容的决定因素

C＝是电容的定义式，也有C＝，适用所有的电容器，电容器的电容决定于电容器本身，与电容器的电荷量Q以及电势差U均无关。

2．电容的物理意义

电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量。

　(多选)下列关于电容的说法正确的是(　　)

A．电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量

B．电容器A的电容比B的大，说明A的带电荷量比B多

C．电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器需要带的电荷量

D．由公式C＝知，若电容器两极间电压为10 V，极板带电荷量为2×10－5 C，则电容器电容大小为5×105 F

[解析]　电容反映电容器容纳电荷本领的大小，A正确；电容器A的电容比B的大，只能说明电容器A容纳电荷的本领比B强，与带电多少无关，B错误；C项说法正确；电压为10 V、电荷量为2×10－5 C时，电容C＝＝2×10－6 F，D错误。

[答案]　AC

1．一个已充电的电容器，若使它的电荷量减少3×10－4 C，则其电压减少为原来的，则(　　)

A．电容器原来的带电荷量为9×10－4 C

B．电容器原来的带电荷量为4.5×10－4 C

C．电容器原来的电压为1 V

D．电容器的电容变为原来的

解析　由题意知C＝，C＝，联立解得Q＝4.5×10－4 C，故B正确，A错误；因电容器的电容不知，所以无法得出电容器原来的电压，C错误；电容是由电容器本身决定的，跟电压和电荷量的变化无关，所以电容器的电容不变，D错误。

答案　B

探究点二　平行板电容器及其动态分析

1．平行板电容器动态问题的分析方法

抓住不变量，分析变化量，紧抓三个公式：

C＝、E＝和C＝。

2．平行板电容器的两类典型问题

(1)开关S保持闭合，两极板间的电势差U恒定，

Q＝CU＝∝，

E＝∝。

(2)充电后断开S，电荷量Q恒定，

U＝＝∝，

E＝＝∝。

　如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可忽略，开关闭合，稳定时一带电的油滴静止于两极板间的P点，若断开开关K，将平行板电容器的上极板竖直向下平移一小段距离，则下列说法正确的是(　　)