10.4 电容器的电容 讲义及典型例题-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

本高中物理讲义聚焦《电容器的电容》核心知识点，系统梳理电容器的定义、平行板电容器结构、充放电过程，明确电容的定义式与平行板电容器决定式，通过电压不变和电荷量不变两种情境构建动态分析学习支架。 资料特色在于结合I-t图像分析充放电电荷量，培养科学思维中的模型建构能力，典型例题涵盖实验探究（如充放电实验操作）和动态分析（如极板移动对电容、场强的影响），课中辅助教师直观讲解，课后助力学生通过实例巩固物理观念，查漏补缺。

10.4《电容器的电容》讲义及典型例题 1、 电容器 1.电容器：一种重要的电学原件。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.平行板电容器: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(空气也是一种电介质)，就组成一个最简单的电容器，叫作平行板电容器。 3.电容器的充、放电 （1）充电:充电过程中，电容器两极板的电荷量增加，极板间的电场强度增大，电源的能量不断储存在电容器中。 把开关S接1，此时电源给电容器充电。充电过程中，电压表示数迅速增大，随后逐渐稳定在某一数值，表示电容器两极板间有一定的电势差。充电时电流由电源的正极流向电容器的正极板，从电容器的负极板流向电源的负极。随着两极板间电势差的增大，充电电流逐渐减小至0。两极板电荷量增加，最后两极板带有等量异种电荷。充电过程中，电源的能量不断储存在电容器中。 （2）放电:放电过程中，电容器两极板的电荷量减少，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。 放电过程中，放电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。放电过程中两极板所带的电荷量减少，电势差减小，放电电流减小，最后两极板间电势差以及放电电流都等于0。放电过程中，电容器储存的能量通过电流做功转化为其他形式的能。 电容器充放电的I-t图像面积表示充放电过程中充入或释放的电荷量。 二、电容 1. 定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U之比。 2. 定义式： 3. 单位：法拉，符号F,常用的单位还有微法和皮法，。 3、 平行板电容器的电容 1. 平行板电容器的电容： ,其中是一个常数，与电介质的性质有关，叫作电介质的相对介电常数（真空为1）。S是两板间正对面积，d是两板间距离，k是静电力常量。 2. 平行板电容器的动态分析 （1）平行板电容器始终与电源相连，电压U保持不变。分析思路如下：E与d成反比，与S、无关 若d变小 或S变大 或变大 U不变 C变大 讨论C、Q Q变大 （2）平行板电容器充电后与电源断开，电荷量Q保持不变。分析思路如下： Q不变 若d变小 或S变大 或变大 讨论C、U C变大 U变小 XIAO 典型例题 例题1．某电容器充电时，下列选项能正确反映其电荷量、电压、电容之间关系的是（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．根据 可得Q=CU 由于电容器不变，因此电量Q和电压U成正比，故A错误； BCD．是电容的定义式，电容器电容的大小C与电容器的带电量Q以及电容器两极板之间的电压U无关，故BC错误，D正确； 例题2．“探究电容器充放电”的实验装置示意图如图甲所示。 (1)当开关S接a时，平行板电容器上极板带________（选填“正电”或“负电”）。 (2)当开关S接a时，电容器充电电流随时间________（选填“增大”、“减小”或“不变”） (3)将开关S扳到a，待电容器充电结束后，再向电容器两板间插入一块有机玻璃板，则在插入玻璃板的过程中，电容器的电容会_________（选填“变大”、“变小”或“不变”），电路中电流表A中的电流方向为________（选填“c→d”或“d→c”） (4)电容器充电完毕后，把开关S接b时，其电量Q随时间减少，电流I随时间变化图像如图乙所示（电流）。已知电源两端电压为1.5V，则电容器电容约为_________。（结果均保留3位有效数字） 【答案】(1)正电(2)减小(3) 变大 d→c(4)1.09×10-3F 【详解】（1）当开关S接a时，平行板电容器充电，则上极板带正电。 （2）当开关S接a时，电容器充电电流随时间减小。 （3）将开关S扳到a，待电容器充电结束后，再向电容器两板间插入一块有机玻璃板，则在插入玻璃板的过程中，根据可知，电容器的电容会变大，根据Q=CU可知，电容器带电量变大，电容器充电，即电路中电流表A中的电流方向为d→c。 （4）因I-t图像与坐标轴围成的面积等于电容器的带电量，由图像可知Q=41×0.2×0.2×10-3C=1.64×10-3C 则电容器的电容 例题3．一个电容为0.5μF的电容器充电后，当它的电荷量减少1×10-6 C时，电容器电压变为3 V，则（     ） A．电容器两端原来的电压为4 V B．电容器原来的带电荷量为2.5×10-6 C C．电容器的电压越高电容就越大 D．电容器的带电量越多电容就越大 【答案】B 【详解】电容的定义式为，且电容是电容器的固有属性，仅由极板正对面积、极板间距、电介质决定，与带电量、两端电压无关。 A．由，可得电压减少量 则电容器原来的电压，故A错误； B．电容器原来的带电量，故B正确； C．电容是电容器的固有属性，与两端电压大小无关，故C错误； D．电容是电容器的固有属性，与带电量多少无关，故D错误。 例题4．如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，极板接地，与一个灵敏的静电计相接，两板间有一试探电荷（带正电）固定在点，下列说法正确的是（     ） A．仅将板向左移动，静电计指针张角变小 B．仅将板向左移动，两板间电场强度变小 C．仅将板向左移动，正电荷在点的电势能增大 D．仅在极板间插入有机玻璃板，静电计指针张角变大 【答案】C 【详解】A．电容器充电后与电源断开，电容器带电量Q不变，将A极板向左移动，则d变大，根据电容的决定式，C变小，根据，则U变大，静电计指针张角变大，故A错误； B．根据， 解得，电荷量Q不变，只将电容器A板向左平移，d变大，极板间的电场强度不变，故B错误； C．A板接地，，点到A板的距离为，电场方向由B指向A，因此点电势 。 A左移后增大，不变，因此升高；正电荷电势能，，所以正电荷在点的电势能增大，故C正确； D．仅在极板间插入有机玻璃板，介电常数增大，根据电容的决定式，C变大，根据，则U变小，静电计指针张角变小，故D错误。 例题5．如图所示，平行板电容器与电源连接，其中B板接地。开关S闭合后，在两板间C点有一个质量为、电荷量为的油滴恰好处于静止状态。下列说法正确的是（     ） A．保持S闭合，将两板平行错开一些，电容器的电容增加 B．保持S闭合，将A板向上平移一小段距离，C点电势降低 C．若将S断开，再将两板平行错开一些，电容器带电量不变 D．若将S断开，再将A板向上平移一小段距离，油滴会向下运动 【答案】BC 【详解】A．保持S闭合，电容器两板间电压不变。将两板平行错开一些，正对面积减小，根据电容决定式可知，电容器的电容减小，故A错误； B．保持S闭合，电压不变。将A板向上平移一小段距离，板间距增大，根据可知，板间场强减小。B板接地，电势为零，C点电势为 由于点位置不变，不变，减小，所以降低，故B正确； C．若将S断开，电容器带电量不变。再将两板平行错开一些，电容减小，但电荷量仍保持不变，故C正确； D．若将S断开，电荷量不变。再将A板向上平移一小段距离，板间距增大。根据 可知板间场强不变，油滴受到的电场力不变，油滴仍处于静止状态，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $