第9.6节 电容 电容器-【帮课堂】2024-2025学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海必修第三册）

第九章 静电场 第6节 电容 电容器 🧭目标导航 知识要点 难易度 1，电容：C＝ ＝ 比值定义法 2，平行板电容决定式：C＝ 3，充电和放电过程及能量转换 4，平行板电容器动态分析 ★★ ★★ ★★ ★★★ 📚知识精讲 一、电容器 1.构造：两个彼此绝缘又相互靠近的导体就可以组成一个电容器。 如两块平行金属板正对、靠近且两板间充满绝缘物质（电介质），这两板就组成了平行板电容器。 2.电容器的带电荷量：是指其中一个极板所带电荷量的绝对值。 3.电容器的充电和放电，如图所示： (1)充电：使电容器两个极板带上等量异种电荷的过程叫作充电。 (2)放电：使充电后的电容器两极板的异种电荷中和的过程叫作放电。 4．电容器的充、放电电路 把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成如下实验电路： (1)充电：把开关S接1，电源给电容器充电，电容器两极所带电荷量逐渐增大，电流表示数减小， 电压表示数增大，当电流表示数为0，电压表示数不变时，电容器充电结束。 (2)放电：把开关S接2，电容器对电阻R放电，电流表示数减小（电流方向和充电相反）， 电压表示数减小，当电流表示数为0，电压表示数为0时放电结束。 (3)电容器充、放电过程中能量的变化 ①充电过程：电源的能量不断储存在电容器中。 ②放电过程：电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。 【思考判断】 (1)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。（ ） (2)电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和。（ ） 二、电容 【类比思维】 如图甲所示，是一个水杯，众所周知，我们用水杯的容积表征水杯容纳水的本领。 如图乙所示，是照相机的电子闪光灯的重要部件电容器，电容器是容纳电荷的一种装置，思考，我们如何表征电容器容纳电荷的本领呢？ 1.定义：电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电势差的比值。 2.公式：C＝。 比值定义法！ 3.单位：在国际单位制中的单位是法拉，符号：F，1 F＝1 C/V。常用的单位还有微法和皮法。 换算关系：1 F＝106 μF＝1012 pF。 4.物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。 5.额定电压和击穿电压 (1)额定电压：电容器能够正常工作时的电压。电容器所标电压为额定电压。 (2)击穿电压：电介质被击穿时的极限电压，若电压超过这一限度，则电容器就会被损坏。 6.分类，按电容是否可变分：可变电容器、固定电容器。 【思考判断】 (1)电容器的电容越大，所带电荷量就越多。（ ） (2)电容器两极板上所加的电压不能超过击穿电压。（ ） (3)电容器不带电时，其电容为零。（ ） (4)电容器带电荷量越多，其电容越大。（ ） (5)电容器两极板间电压越低，其电容越小。（ ） (6)电容器的电容只由它本身的性质决定。（ ） (7)对于确定的电容器，它所带的电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变。（ ） 例1.（多选）一个电容器的规格是100 μF、25 V，对这两个数据的理解正确的是（ ） A.这个电容器只有加上25 V电压时，电容才是100 μF B.这个电容器储存的电荷量一定为2.5×10－3 C C.这个电容器所加电压一般不能高于25 V D.这个电容器所加电压可以低于25 V，但电容不变，总是100 μF(电容器本身不发生变化) 例2. （多选）如图所示的各图描述的是对给定的电容器充电时其电荷量Q、电势差U、电容C之间相互关系的图像，其中正确的是（ ） 例3. 有一充电的电容器，两板间的电压为3 V，所带电荷量为4.5×10－4 C，此电容器的电容是多少？将电容器的电压降为2 V，电容器的电容是多少？所带电荷量是多少？ 三、平行板电容器 1.结构：由两块彼此绝缘、互相靠近的平行金属板组成，是最简单的，也是最基本的电容器。 2.决定因素：平行板电容器的电容与两平行极板正对面积S成正比，与电介质的相对介电常数εr成正比，与极板间距离d成反比。 εr是一个常数，与电介质的性质有关，称为电介质的相对介电常数。 真空的相对介电常数为1，空气的相对介电常数与1十分接近。一般大于1。 3.表达式：C＝。式中k为静电力常量。 【思考判断】 (1)公式C＝可用来计算任何电容器的电容。（ ） (2)将电介质插入平行板电容器时，电容器的电容将变小。（ ） (3)放电后的电容器电荷量为零，电容也为零。（ ） 例4 .（多选）如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，正极板与静电计连接，负极板接地，两板间有一个正试探电荷固定在P点，正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离，下列说法正确的是（ ） A.静电计指针张角变小 B.静电计指