第一章 8 电容器 电容-（配套word）2023-2024学年高一新教材物理必修第三册 【步步高】学习笔记（教科版）

8　电容器　电容

[学习目标]　1.知道什么是电容器及平行板电容器的主要构造(重点)。2.理解电容的概念及其定义式，能应用其定义式进行简单计算(重难点)。3.观察电容器充电和放电现象，了解其能量转换。4.了解常见的电容器。5.掌握平行板电容器两类动态变化问题的分析方法(重难点)。

一、电容器

1．构造：任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体都可以看成一个电容器，是储存电荷和电能的元件。

2．平行板电容器：两块彼此隔开平行放置的金属板构成一个最简单的电容器，叫作平行板电容器。这两块金属板称为电容器的两极。

3．电容器的电荷量：任意一块极板所带电荷量的绝对值。

4．电容器的充放电

(1)充电：把电容器的两极板分别与电源的两极相连，两个极板分别带上等量异种电荷的过程。充电过程中，由电源获得的电能储存在电容器中。

(2)放电：用导线把充电后的电容器的两极板连接，两极板上的异种电荷中和的过程。放电过程中，电能转化为其他形式的能量。

(1)电容器只能储存同种电荷。(　×　)

(2)任何绝缘的物质都能作为电介质。(　√　)

(3)电容器带电时，两个极板只有一个板上有电荷。(　×　)

例1　在如图所示实验中，关于平行板电容器的充、放电，下列说法正确的是(　　)

A．开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带正电

B．开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带负电

C．开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带正电

D．开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带负电

答案　A

解析　开关接1时，平行板电容器充电，上极板与电源正极相连，故上极板带正电，A对，B错；开关接2时，平行板电容器放电，放电结束后上、下极板均不带电，C、D错。

二、电容　常见的电容器

1．电容

(1)定义：电容器所带电荷量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：C＝(比值定义法)

Q指一个极板所带电荷量的绝对值。

(3)单位：电容的国际单位：法拉，简称：法，用字母F表示，常用的单位还有微法和皮法，1 F＝106 μF＝1012 pF。

(4)物理意义：描述电容器储存电荷能力的物理量。

(5)由C＝表明，电容器的电容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。

2．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：纸质电容器、电解电容器、云母电容器、陶瓷电容器等。

(3)可变电容器是由两组金属片组成，固定不动的一组金属片叫作定片，可以转动的一组金属片叫作动片。转动动片，两组金属片的正对面积发生变化，电容就会随着改变。

(4)电容器的额定电压和击穿电压

①击穿电压：加在电容器两极间的电压不能超过某一限度，超过这一限度，绝缘介质将被击穿，致使电容器损坏，这个极限电压叫作击穿电压。

②额定电压：指电容器正常工作所能承受的最大电压，它比击穿电压要低许多。

(5)电容器符号：

(1)电容器的电容跟它所带电荷量成正比。(　×　)

(2)对于确定的电容器，它所带电荷量跟它两极板间电压的比值保持不变。(　√　)

(3)同一个电容器额定电压和击穿电压相等。(　×　)

(4)当加在电容器的电压超过额定电压时，电容器将被击穿。(　×　)

例2　(2022·普陀中学高二期中)心室纤颤是一种可危及生命的疾病。如图所示为一种叫作心脏除颤器的设备，某型号AED模拟治疗仪器的电容器电容是25 μF，充电至6 kV电压，如果电容器在3 ms时间内完成放电，则下列说法正确的是(　　)

A．电容器充电后的电容是25 μF，当放电完成后电容为0

B．电容器的击穿电压为6 kV

C．电容器充满电的电荷量是1.5 C

D．电容器充满电的电荷量是0.15 C

答案　D

解析　电容器的电路与电容器的带电荷量无关，放电后电容不变，故A错误；电容器铭牌上的电压为额定电压，所以根据题意可知电容器的额定电压为6 kV，而击穿电压要比6 kV高，故B错误；根据电容定义式可得电容器充满电的电荷量为Q＝CU＝25×10－6×6 000 C＝

0.15 C，故C错误，D正确。

例3　有一充电的平行板电容器，两板间的电势差为3 V，现使它的电荷量减少3×10－4 C，于是电容器两板间的电势差降为原来的，则此电容器的电容是多大？电容器原来带的电荷量是多少？若将电容器极板上的电荷全部放掉，电容器的电容是多大？

答案　150 μF　4.5×10－4 C　150 μF

解析　电容器两极板间的电势差的变化量为ΔU＝U＝×3 V＝2 V，由C＝，得C＝ F＝1.5×10－4 F＝150 μF。

设电容器原来所带的电荷量为Q，则Q＝CU＝1.5×10－4×3 C＝4.5×10－4 C。

电容器的电容是由电容器本身决定的，与是否带电无关，所以电容器放掉全部电荷后，电容仍然是150 μF。