课时10.4 电容器的电容-2024-2025学年高中物理同步练习分类专题教案（人教版2019必修第三册）

第十章 静电场中的能量 课时10.4 电容器的电容 1. 知道什么是电容器及常见的电容器，能举例说明电容器的应用。 2. 观察电容器充电和放电时的物理现象，会分析充、放电时的能量转换。 3. 理解电容器电容的概念及定义式。 4. 掌握平行板电容器的决定式并能运用其讨论有关问题。 （一）电容器 1. 构造：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。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，就组成一个简单的电容器。这两个金属板叫电容器的极板。 2. 作用：容纳电荷。 3. 电容器的充、放电 ① 把电容器的两个极板分别与电源的正、负极相连，两个极板将分别带上等量异种电荷，这个过程叫充电。 ② 用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的正、负电荷中和，电容器又不带电了，这个过程叫放电。 (1) 充电过程的特点 ① 有电流，电流方向为由电源的正极流向电容器正极板，电流由大到小。 ② 电容器所带电荷量增加。 ③ 电容器两极板间电势差增大，电压迅速增大后趋于稳定。 ④ 电容器中电场强度增强。 ⑤ 当电容器充电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器两极板间电势差与充电电压相等，两极板带有一定量的等量异种电荷。 (2) 放电过程的特点 ① 有电流，电流方向是从电容器正极板经电阻流向负极板，电流由大到小。 ② 电容器所带电荷量减少。 ③ 电容器两极板间电势差减小，电压逐渐减小为零。 ④ 电容器中电场强度减弱。 ⑤ 当电容器放电结束后，电路中无电流，两极板间电势差为0，带电荷量为0。 （二）电容 1. 定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫作电容器的电容。 2. 定义式：   3. 单位：在国际单位制中，电容的单位是法拉，简称法，符号是F。实际中常用的单位有微法（μF）和皮法（pF）。关系：1 F=106 μF=1012 pF。 4. 物理意义：电容是表示电容器储存电荷本领的物理量，在数值上等于两极板间的电势差为1 V时，电容器所带的电荷量。 5. 理解：电容是由电容器本身的结构决定的，与Q、U无关。不能说C与Q成正比，与U成反比。 6. 电容器的额定电压和击穿电压 ① 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。 ② 额定电压（也叫工作电压）是指电容器长期正常工作时所能承受的电压，额定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。 （三）平行板电容器 1. 构成：平行板电容器由靠得很近、相互平行，中间有绝缘物质的两片金属板组成。 2. 决定因素：平行板电容器的电容C与相对介电常数εr成正比，与两极板的正对面积S成正比，与两极板间的距离d成反比。 甲 正对面积S对电容C的影响 乙 两板间的距离d对电容C的影响 丙 电介质对电容C的影响 甲：保持Q和d不变，减小两极板的正对面积S，电势差U变大，电容C变小。 乙：保持Q和S不变，增大两极板的距离d，电势差U变大，电容C变小。 丙：保持Q、S、d不变，插入电介质，电势差U变小，电容C变大。 3. 平行板电容器电容的决定式 考点 电容器动态分析问题 1. 电容器充电后两极板始终与电源两极相连的情况 U不变 此时电容器两极板间电势差U保持不变，若用“↑”表示相关物理量增大，“↓”表示减小，则： (1) 电容器极板间距离变化。 (2) 电容器极板正对面积变化。 2. 电容器充电后与电源断开的情况 Q不变 此时电容器所带电荷量Q保持不变，则： (1) 电容器极板间距离变化。 (2) 电容器极板正对面积变化。 基础过关练 题组一　对电容器的电容的理解 1.(2024江苏连云港模拟)某电容器上标有“450 V　470 μF”，若该电容器击穿电压为500 V，下列说法正确的是 (　 　) A.该电容器两极间的电压减少10 V，电荷量减少47 C B.电容器所带的电荷量为零时，电容器的电容也为零 C.该电容器允许施加的最大电压为450 V D.若该电容器两端电压为100 V，则电容器所带电荷量为0.047 C 2.(2024浙江宁波期中)心脏除颤器的工作原理是通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，使心脏完全停止跳动，再刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。某次心脏除颤器的模拟治疗如图所示，该心脏除颤器的电容器电容为15 μF，充电至9.0 kV电压，如果电容器在2.0 ms时间内完成放电，放电结束时电容器两极板间的电势差减为0。下列说法正确的是 (　 　) A.若充电至4.5 kV，则该电容器的电容为7.5 μF B.充电至9.0 kV时，该电容器所带电荷量是0.27 C C.这次放电有0.135 C的电荷