专题06 电容 电容器 讲义 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

电容 电容器06 题型1 电容器 电容 5 题型2 电容器的充放电 7 题型3 电容器的动态分析 9 储备区 知识储备 技巧总结 1 知识清单 1．电容器 2．电容 3．平行板电容器 2 知识储备 电容器知识点 一 1．组成：由两个彼此 绝缘　又相距很近的导体组成。 2．带电荷量：一个极板所带电荷量的 绝对值　。 3．电容器的充、放电 (1)充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的 异种电荷　，电容器中储存电场能。 (2)放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中 电场能　转化为其他形式的能。 电容知识点 二 1.定义：电容器所带电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U之比. 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之间的电势差为1 V时，电容器所带的电荷量. 5.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：电容器外壳上标的工作电压，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. 平行板电容器的电容知识点 三 1.结构：由两个平行且彼此绝缘的金属板构成. 2.电容的决定因素：电容C与两极板间电介质的相对介电常数εr成正比，跟极板的正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比. 3.电容的决定式：C＝，εr为电介质的相对介电常数，k为静电力常量.当两极板间是真空时，C＝. 常用电容器知识点 四 1.分类：从构造上看，可以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.可变电容器由两组铝片组成，固定的一组铝片叫定片，可以转动的一组铝片叫动片.转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容就随着改变. 3 技巧总结 一、公式C＝与C＝的比较 　　公式 内容　　 C＝ C＝ 公式特点 定义式 决定式 意义 对某电容器Q∝U，但＝C不变，反映容纳电荷的本领 平行板电容器，C∝εr，C∝S，C∝，反映了影响电容大小的因素 联系 电容器容纳电荷的本领由来量度，由本身的结构(如平行板电容器的εr、S、d等因素)来决定 二、平行板电容器两类动态的分析思路 1．平行板电容器动态的分析思路 2.平行板电容器的动态分析问题的两种情况 (1)平行板电容器充电后,保持电容器的两极板与电池的两极相连接: (2)平行板电容器充电后,切断与电池的连接: 三、平行板电容器与静电计结合问题的解决方法 1．静电计指针和外壳分别与两块平行金属板相连接，使两块金属板带上等量的异种电荷，且电容器电荷量Q不变． 2．由决定式C＝，根据所给问题中εr、S或d的变化，确定平行板电容器的电容C的变化情况． 注意电容器间插入电介质时意味着εr变大，电容C变大；插入金属板时意味着d减小，电容C也变大． 3．根据U＝，可确定电容器两极板间的电势差的变化，进而可以确定静电计指针的张角变化情况． 拓展区 拓展延伸 走进985 1．由静电计测量电势差，静电计是由验电器改装而成的，由相互绝缘的两部分组成，静电计与电容器的两个极板分别连接在一起，则电容器两极板间的电势差就等于静电计所指示的电势差U，U的大小可从静电计的刻度读出，可见，静电计指针张角的变化表征了电容器两极板间电势差的变化。 2．电容器两极板间的电势差不能用电压表直接测量，因为尽管电压表的内阻很大，但它与电容器直接并联后，会使得电容器两极板正、负电荷中和，直至两极板间的电势差为零，不过可以通过电源、负载控制来间接测量。 3．静电计本身也是一个电容器，但静电计容纳电荷的本领很弱，即电容很小，当带电的电容器与静电计连接时，可认为电容器所带的电荷量保持不变。 4．真空的介电常数为1，空气的相对介电常数与1十分相近，其他绝缘物质的相对介电常数大于1。 强化区 巩固强化 成果展示 题型1 电容器 电容 【典例1】（2025春•六合区校级期末）如图是测定液面高度的电容式传感器示意图，为电源，为灵敏电流计，为固定的导体芯，为导体芯外面的一层绝缘物质，为导电液体。已知灵敏电流计指针偏转方向与电流方向的关系为：电流从右边接线柱流进电流计时指针向右偏。如果在导电液体的深度发生变化时观察到指针向右偏转，则　　 A．导体芯所带电荷量在增加，液体的深度在增加 B．导体芯所带电荷量在减小，液体的深度在增加 C．导体芯所带电荷量在增加，液体的深度在减小 D．导体芯所带电荷量在减小，液体的深度在减小 【典例2】（2025•乌鲁木齐三模）某款家用洗衣机的一个电容器的电容为，耐压值为。洗衣机工作时，该电容器两端电压为我国家庭电路的电压，则该电容器所带电荷量的最大值约为　　 A． B． C． D． 【典例3】（2025•西城区校级模拟）富兰克林曾用莱顿瓶收集“天电”，莱顿瓶相当于电容器，其结构如图所示。为提升莱顿瓶的电容值，以下做法正确的是　　 A．升高莱顿瓶的电压 B．增加铜杆上的电荷量 C．增加内外锡箔的高度 D．增加玻璃瓶壁的厚度 【典例4】（2023秋•浦东新区校级期末）如图，四幅图描绘了生活中常见的电容器，下列说法叙述正确的是　　 A．图甲为可变电容器，动片旋出时可以使其与定片的距离增大，从而改变电容 B．图乙为莱顿瓶，瓶内外锡箔相当于电容器的两个极板，可以用来储存电荷 C．图丙中电容器只要与电源相连，电流表的示数始终不为零 D．图丁所示电解电容器上标有“”字样，表示击穿电压为 题型2 电容器的充放电 【典例5】（2024秋•中山市期末）某同学用如图所示电路探究某电容器的放电规律，将开关闭合，让已经充满电的电容器放电。在放电过程中电容器两极板电势差为，所带电荷量为，电流大小为，电容器的电容为。关于、、、随时间变化的图像，可能正确的是 A． B． C． D． 【典例6】（2025春•扬州期末）如图所示，单刀双掷开关原来跟2相接，现将开关改接1（该时刻记为，时把开关改接2，下列关于流过点的电流、电容器两极板间的电势差随时间变化的图像可能正确的是　　 A． B． C． D． 【典例7】（2025春•湖北期末）超级电容器是一种新型电容器，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。某同学用该种电容器给手机充电，下列说法正确的是　　 A．该电容器给手机充电时，电容器储存的电能变少 B．该电容器给手机充电时，电容器的电容变大 C．该电容器给手机充电时，电容器所带的电荷量保持不变 D．充电结束后，电容器不带电，电容器电容为零 【典例8】（2025春•南京期末）如图所示，单刀双掷开关原来跟“2”相接，从开始，开关改接“1”，一段时间后，把开关改接“2”，则流过电路中点的电流和电容器两极板的电势差随时间变化的图像可能正确的是　　 A． B． C． D． 题型3 电容器的动态分析 【典例9】（多选）（2025春•青岛校级期末）如图所示的电路中，是两金属板构成的平行板电容器，是灵敏电流计。保持电键始终闭合，将极板向下移动一小段距离，已知初末态两极板间的电压不变，下列说法正确的是　　 A．电容器的电容变大 B．电容器内部电场强度大小变小 C．极板移动过程中灵敏电流计中有从左向右的电流 D．点电势增大 【典例10】（2025春•乐平市校级期末）如图，平行板电容器的金属板、水平放置，与直流恒压电源两极相连，电路中接有电流计，极板接地，极板间有一带负电的液滴静止在点，则下列判断错误的是　　 A．端是电源的正极 B．将板向上平移一些，电容器电容增大 C．将板向左平移一些，液滴将向上运动 D．将板向下平移过程中，电流计中有从到的电流 【典例11】（2025春•连云港期末）如图所示电路，开关闭合，若极板固定，极板向下移动，则 A．电容器的电容变大 B．电容器所带电量增加 C．通过电阻中的电流方向自右向左 D．两极板间的电场强度变小 【典例12】（2025•新郑市校级模拟）如图所示，电容式麦克风的振动膜是利用超薄金属或镀金的塑料薄膜制成的，它与基板构成电容器，并与电阻、电池构成闭合回路。麦克风正常工作时，振动膜随声波左右振动。当振动膜随声波向右振动，与基板距离减小的过程中　　 A．电容器的电容减小 B．振动膜所带的电荷量增大 C．电容器的板间电场强度不变 D．图中点电势低于点电势 学科网（北京）股份有限公司 $ 电容 电容器06 题型1 电容器 电容 5 题型2 电容器的充放电 8 题型3 电容器的动态分析 12 储备区 知识储备 技巧总结 1 知识清单 1．电容器 2．电容 3．平行板电容器 2 知识储备 电容器知识点 一 1．组成：由两个彼此 绝缘　又相距很近的导体组成。 2．带电荷量：一个极板所带电荷量的 绝对值　。 3．电容器的充、放电 (1)充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的 异种电荷　，电容器中储存电场能。 (2)放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中 电场能　转化为其他形式的能。 电容知识点 二 1.定义：电容器所带电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U之比. 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之间的电势差为1 V时，电容器所带的电荷量. 5.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：电容器外壳上标的工作电压，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. 平行板电容器的电容知识点 三 1.结构：由两个平行且彼此绝缘的金属板构成. 2.电容的决定因素：电容C与两极板间电介质的相对介电常数εr成正比，跟极板的正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比. 3.电容的决定式：C＝，εr为电介质的相对介电常数，k为静电力常量.当两极板间是真空时，C＝. 常用电容器知识点 四 1.分类：从构造上看，可以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.可变电容器由两组铝片组成，固定的一组铝片叫定片，可以转动的一组铝片叫动片.转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容就随着改变. 3 技巧总结 一、公式C＝与C＝的比较 　　公式 内容　　 C＝ C＝ 公式特点 定义式 决定式 意义 对某电容器Q∝U，但＝C不变，反映容纳电荷的本领 平行板电容器，C∝εr，C∝S，C∝，反映了影响电容大小的因素 联系 电容器容纳电荷的本领由来量度，由本身的结构(如平行板电容器的εr、S、d等因素)来决定 二、平行板电容器两类动态的分析思路 1．平行板电容器动态的分析思路 2.平行板电容器的动态分析问题的两种情况 (1)平行板电容器充电后,保持电容器的两极板与电池的两极相连接: (2)平行板电容器充电后,切断与电池的连接: 三、平行板电容器与静电计结合问题的解决方法 1．静电计指针和外壳分别与两块平行金属板相连接，使两块金属板带上等量的异种电荷，且电容器电荷量Q不变． 2．由决定式C＝，根据所给问题中εr、S或d的变化，确定平行板电容器的电容C的变化情况． 注意电容器间插入电介质时意味着εr变大，电容C变大；插入金属板时意味着d减小，电容C也变大． 3．根据U＝，可确定电容器两极板间的电势差的变化，进而可以确定静电计指针的张角变化情况． 拓展区 拓展延伸 走进985 1．由静电计测量电势差，静电计是由验电器改装而成的，由相互绝缘的两部分组成，静电计与电容器的两个极板分别连接在一起，则电容器两极板间的电势差就等于静电计所指示的电势差U，U的大小可从静电计的刻度读出，可见，静电计指针张角的变化表征了电容器两极板间电势差的变化。 2．电容器两极板间的电势差不能用电压表直接测量，因为尽管电压表的内阻很大，但它与电容器直接并联后，会使得电容器两极板正、负电荷中和，直至两极板间的电势差为零，不过可以通过电源、负载控制来间接测量。 3．静电计本身也是一个电容器，但静电计容纳电荷的本领很弱，即电容很小，当带电的电容器与静电计连接时，可认为电容器所带的电荷量保持不变。 4．真空的介电常数为1，空气的相对介电常数与1十分相近，其他绝缘物质的相对介电常数大于1。 强化区 巩固强化 成果展示 题型1 电容器 电容 【典例1】（2025春•六合区校级期末）如图是测定液面高度的电容式传感器示意图，为电源，为灵敏电流计，为固定的导体芯，为导体芯外面的一层绝缘物质，为导电液体。已知灵敏电流计指针偏转方向与电流方向的关系为：电流从右边接线柱流进电流计时指针向右偏。如果在导电液体的深度发生变化时观察到指针向右偏转，则　　 A．导体芯所带电荷量在增加，液体的深度在增加 B．导体芯所带电荷量在减小，液体的深度在增加 C．导体芯所带电荷量在增加，液体的深度在减小 D．导体芯所带电荷量在减小，液体的深度在减小 【答案】 【分析】通过平行板电容器定义式和决定式求解 【解答】解：导体芯与导电液体组成平行板电容器，电容器一直与电源连接，两极板间电势差不变，根据题意灵敏电流计指针向左偏转，电流方向逆时针，说明电容器处于充电状态，每个极板所带电量增加，根据平行板电容器定义式可知，平行板电容器电容增加，根据平行板电容器决定式可知，两板正对面积增加，即液体的深度在增加，故错误，正确； 故选：。 【典例2】（2025•乌鲁木齐三模）某款家用洗衣机的一个电容器的电容为，耐压值为。洗衣机工作时，该电容器两端电压为我国家庭电路的电压，则该电容器所带电荷量的最大值约为　　 A． B． C． D． 【答案】 【分析】根据计算 即可。 【解答】解：我国家庭电路的电压为，所以电压的最小值为，所以电容器所带电荷量的最大值为，故正确，错误。 故选：。 【典例3】（2025•西城区校级模拟）富兰克林曾用莱顿瓶收集“天电”，莱顿瓶相当于电容器，其结构如图所示。为提升莱顿瓶的电容值，以下做法正确的是　　 A．升高莱顿瓶的电压 B．增加铜杆上的电荷量 C．增加内外锡箔的高度 D．增加玻璃瓶壁的厚度 【答案】 【分析】根据电容的决定式来判断如何提升莱顿瓶的电容值。 【解答】解：、莱顿瓶的电容值由莱顿瓶本身的性质决定，与其电压和电荷量无关，故错误； 、内外锡箔纸形成一个电容器，玻璃瓶壁为电容器的介质。增加内外锡箔的高度，即增大正对面积，可提升莱顿瓶的电容值，故正确； 、根据电容的决定式可知，增加玻璃瓶壁厚度，内外锡箔间的距离增大，电容变大，故错误。 故选：。 【典例4】（2023秋•浦东新区校级期末）如图，四幅图描绘了生活中常见的电容器，下列说法叙述正确的是　　 A．图甲为可变电容器，动片旋出时可以使其与定片的距离增大，从而改变电容 B．图乙为莱顿瓶，瓶内外锡箔相当于电容器的两个极板，可以用来储存电荷 C．图丙中电容器只要与电源相连，电流表的示数始终不为零 D．图丁所示电解电容器上标有“”字样，表示击穿电压为 【答案】 【分析】根据电容的决定式可知，根据题干判断影响电容的因素；电器的在充电和放电的时候，是有电流通过的；额定电压是有效值。 【解答】解：、图甲所示的电容器为可变电容器，动片旋出时与定片的距离不变，极板间的正对面积减小，从而改变电容，故错误； 、图乙构成一个简易的电容器，能够储存电荷，故正确； 、图丙中电容器在充电或者放电过程中，电流表的示数为零，电路稳定时电流表的示数为零，故错误； 、图丁是电解电容器，额定电压为，小于击穿电压，故错误。 故选：。 题型2 电容器的充放电 【典例5】（2024秋•中山市期末）某同学用如图所示电路探究某电容器的放电规律，将开关闭合，让已经充满电的电容器放电。在放电过程中电容器两极板电势差为，所带电荷量为，电流大小为，电容器的电容为。关于、、、随时间变化的图像，可能正确的是 A． B． C． D． 【答案】 【分析】电容器放电过程中，电容器的电容不变，放电电流逐渐减小结合电容定义式分析。 【解答】解：电容器放电过程中，电容器的电容不变，极板带电量逐渐减小，根据电容定义式可得，两极板间电压逐渐减小，放电电流逐渐减小，故正确，错误。 故选：。 【典例6】（2025春•扬州期末）如图所示，单刀双掷开关原来跟2相接，现将开关改接1（该时刻记为，时把开关改接2，下列关于流过点的电流、电容器两极板间的电势差随时间变化的图像可能正确的是　　 A． B． C． D． 【答案】 【分析】开关接1时，电容器充电，电流逐渐减小到零，开关接2时，电容器反向放电，电流逐渐减小到零。电容器充电完毕时，电容器两极板间的电压等于电源的电动势，放电时，两极板间电压逐渐减小。 【解答】解：、开关接1时，电容器充电，由于电容器带电量越来越多，充电电流越来越小，最后减小到0，把开关改接2后，电容器通过电阻放电，随电容器带电量越来越小，电流也会越来越大，最后电流减小到零，放电过程中电流的方向与充电过程中相反，故错误，正确； 、充电结束后两极板电压等于电源电压，因此对应图像斜率越来越小，再将开关接2时，开始放电，两极板电压逐渐减小，且电压变化越来越慢，极板电性不变，因此对应图像斜率也越来越小，故错误。 故选：。 【典例7】（2025春•湖北期末）超级电容器是一种新型电容器，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。某同学用该种电容器给手机充电，下列说法正确的是　　 A．该电容器给手机充电时，电容器储存的电能变少 B．该电容器给手机充电时，电容器的电容变大 C．该电容器给手机充电时，电容器所带的电荷量保持不变 D．充电结束后，电容器不带电，电容器电容为零 【答案】 【分析】明确电容器的性质，知道电容器的电容与电容器所带电量和电压无关；知道充放电过程中能量的转化规律。 【解答】解：、电容器的电容与电容器所带电量和电压无关，电容器给子机电池充电时，电容由电容器结构决定，电容器的电容不变，故错误； 、该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电能转移给手机电池，则电容器储存的电能及带电量均变少，故正确，错误； 、充电结束后，电容由电容器结构决定，与是否带电无关，故电容器的电容不变，故错误。 故选：。 【典例8】（2025春•南京期末）如图所示，单刀双掷开关原来跟“2”相接，从开始，开关改接“1”，一段时间后，把开关改接“2”，则流过电路中点的电流和电容器两极板的电势差随时间变化的图像可能正确的是　　 A． B． C． D． 【答案】 【分析】根据开关接“1”电容器开始充电，由于电容器带电量越来越多，充电电流越来越小，最后减小到0，把开关改接“2”后，电容器通过电阻放电，随电容器带电量越来越小，电流也会越来越小，最后电流减小到零分析求解。 【解答】解：从开始，开关接“1”电容器开始充电，由于电容器带电量越来越多，充电电流越来越小，最后减小到0，故电容器两板间的电压增加的越来越慢，最后达到稳定；把开关改接“2”后，电容器通过电阻放电，随电容器带电量越来越小，电流也会越来越小，最后电流减小到零，故电容器两板间的电压减小的越来越慢，但整个过程中始终为正值，且放电过程中电流的方向与充电过程中相反，故错误，正确； 故选：。 题型3 电容器的动态分析 【典例9】（多选）（2025春•青岛校级期末）如图所示的电路中，是两金属板构成的平行板电容器，是灵敏电流计。保持电键始终闭合，将极板向下移动一小段距离，已知初末态两极板间的电压不变，下列说法正确的是　　 A．电容器的电容变大 B．电容器内部电场强度大小变小 C．极板移动过程中灵敏电流计中有从左向右的电流 D．点电势增大 【答案】 【分析】根据电容的决定式分析电容的变化，结合两极板间的电压不变，根据分析板间场强的变化；根据分析电容器的电荷量变化，再判断电路中电流方向；根据公式分析点电势变化情况。 【解答】解：、将板向下平移一小段距离，间距离增大，由电容的决定式可知，电容器的电容变小，故错误； 、将电键闭合，两极板间的电压不变，由可知，将板向上平移一小段距离，电容器内部电场强度大小变小，故正确； 、电容器的电容变小，电压不变，根据可知，电容器所带电荷量减小，则电容器放电，极板移动过程中灵敏电流计中有从左向右的电流，故正确； 、根据可得，变小，其中不变，则变大，即点电势增大，故正确。 故选：。 【典例10】（2025春•乐平市校级期末）如图，平行板电容器的金属板、水平放置，与直流恒压电源两极相连，电路中接有电流计，极板接地，极板间有一带负电的液滴静止在点，则下列判断错误的是　　 A．端是电源的正极 B．将板向上平移一些，电容器电容增大 C．将板向左平移一些，液滴将向上运动 D．将板向下平移过程中，电流计中有从到的电流 【答案】 【分析】根据带负电的液滴处于静止状态，判断极板电性以及电源的正负极；与电源相连，极板间电压不变，根据、、结合题意分析。 【解答】解：．由于带负电的液滴处于静止状态，可知电场力竖直向上，板间场强方向向下，因此板带正电，端是电源的正极，故正确； ．将板向上平移一些，两极板间距离变小，根据 可知电容器电容增大，故正确； ．将板向左平移一些，两极板间的电压不变，距离也不变，根据 可知电场强度不变，故带电液滴仍静止不动，故错误； ．将板向下平移过程中，两极板间距离变小，根据 可知电容器电容增大，电压不变，根据 可知电容器所带电荷量增大，电容器充电，电流计中有从到的电流，故正确。 本题选错误的，故选：。 【典例11】（2025春•连云港期末）如图所示电路，开关闭合，若极板固定，极板向下移动，则 A．电容器的电容变大 B．电容器所带电量增加 C．通过电阻中的电流方向自右向左 D．两极板间的电场强度变小 【答案】 【分析】根据分析；根据分析；根据放电电流分析；根据分析。 【解答】解：、极板向下移动，两板间距离变大，根据可知，电容器的电容变小，故错误； 、因为开关保持闭合，所以电容器两板间电压不变，根据可知，电容器所带电荷量减小，所以电容器放电，电容器板和电源正极相连，所以极板带正电，则电容器的放电电流通过电阻的方向是自左向右，故错误； 、根据可知，两极板间的电场强度变小，故正确。 故选：。 【典例12】（2025•新郑市校级模拟）如图所示，电容式麦克风的振动膜是利用超薄金属或镀金的塑料薄膜制成的，它与基板构成电容器，并与电阻、电池构成闭合回路。麦克风正常工作时，振动膜随声波左右振动。当振动膜随声波向右振动，与基板距离减小的过程中　　 A．电容器的电容减小 B．振动膜所带的电荷量增大 C．电容器的板间电场强度不变 D．图中点电势低于点电势 【答案】 【分析】根据电容的决定式分析电容的变化，结合电压不变，根据电容的定义式分析振动膜所带的电荷量变化，从而判断出电路中电流方向，分析、两点电势高低；根据分析电容器的板间电场强度的变化情况。 【解答】解：、根据电容的决定式分析可知，当振动膜向右运动时，板间距离减小，则电容器的电容增大，故错误； 、由于电容器与电源保持串联，则电压不变。根据电容的定义式分析可知，电容增大，不变，则电容器所带电荷量增大，电容器充电，电阻中有从到的电流，所以点电势高于点电势，故正确，错误； 、当振动膜向右运动时，板间距离减小，而电压不变，根据分析可知，电容器的板间电场强度变大，故错误。 故选：。 学科网（北京）股份有限公司 $