2017-2018学年沪科版高中物理选修3-1第2章电场与示波器2.4电容器电容学案

2.4　电容器　电容

 

1．电容器

(1)电容器：物理学中，把能储存电荷和电能的装置叫做电容器．

(2)电容器的构造：任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体，都可以看成是电容器．

(3)电容器带电荷量：是指某一极板所带电荷量的绝对值．

(4)电容器的充放电

充电：使两个极板分别带上等量异种电荷的过程叫做充电．

放电：使两个极板上的电荷中和的过程，叫做放电．

2．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，叫做电容器的电容．

(2)定义式：C＝.

(3)单位：法拉(F)，1 F＝106 μF＝1012 pF.

1．电容器充电后，两极板分别带上等量的异种电荷＋Q和－Q，所以电容器的带电荷量为零．(×)

2．电容为C的电容器所带电荷量为Q，若电荷量增大为2Q，则电容变为2 C．(×)

3．某电容器所带电荷量为Q时，电压为U，则带电荷量为2Q时，电压为2U.(√)

1．有些同学认为“电容越大，电容器所带的电量就越多，反之就越少”，这种观点正确吗？

【提示】　这种观点是错误的，其原因是不能将电容器“能容纳电荷的多少”与“实际所带电量的多少”区分开来．电容是表征电容器容纳电荷本领大小的物理量，电容越大说明其容纳电荷的本领越大，但不能说其所带的电量一定越多．

2．根据公式C＝，能否说电容C与电容器所带的电荷量Q成正比，与两极板间的电势差U成反比？

【提示】　电容是用比值法定义的物理量，不能说C与Q成正比，与U成反比．

照相机上的闪光灯是通过电容器供电的，拍照前先对电容器充电，拍照时电容器瞬间放电，闪光灯发出耀眼的白光．

探讨1：电容器在充、放电过程中的能量是如何转化的？

【提示】　电容器在充电过程中，由电源获得的电能储存在电容器中．放电过程中，电场能转化为其他形式的能．

探讨2：电容器所带电荷量越大，容纳电荷的本领一定越大，这种说法对吗？

【提示】　不对．容纳电荷的本领用电容来描述，电容器的电容大，所带电荷量不一定越大．

1．电容由电容器本身的构造决定

电容器的电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量，用比值C＝来定义，但它却是由电容器自身的构造决定的，与所带电荷量Q和所加电压U无关．即使电容器不带电，其电容仍然存在，并且是一个确定的值．

2．通过Q­U图像来理解C＝，如图2­4­1所示，在Q­U图像中，电容是一条过原点的直线，其中Q为一个极板上所带电荷量的绝对值，U为两极板间的电势差，可以看出，电容器电容也可以表示为C＝，即电容器的电容的大小在数值上等于两极板间的电压增加(或减小)1 V所需增加(或减少)的电荷量．

图2­4­1

1．电容器是一种常用的电子元件，下列对电容器的认识正确的是(　　)

A．电容器的电容表示其储存电荷的能力

B．电容器的电容与它所带的电荷量成正比

C．电容器的电容与它两极板间的电压成正比

D．电容的常用单位有μF和pF,1 μF＝103 pF

【解析】　电容是表示电容器容纳电荷的本领的物理量，A正确．电容是电容器本身的性质，只与正对面积、极板间的距离和电介质的性质有关，与电容器的带电荷量和两极板间的电压无关，B、C不正确．电容器的常用单位的换算关系是1 μF＝106 pF，D不正确．

【答案】　A

2．对电容C＝，以下说法正确的是(　　)

A．一只电容器充电量越大，电容增加的越大

B．对于固定的电容器，它的充电量跟加在两极板间电压的比值保持不变

C．可变电容的充电量跟加在两极板间的电压成反比

D．由C＝可知，如果一个电容器没有电压，就没有充电量，也就没有其电容

【解析】　电容的定义式C＝，但电容由电容器本身的因素决定，包括结构、电介质等因素，而与电容器所带的电量Q与两板间的电势差U无关．

【答案】　B

3．(多选)有一个正放电的电容器，若使它的电荷量减少3×10－6 C，其电压降为原来的，则(　　)

【导学号：29682013】

A．电容器原来带的电荷量是9×10－6 C

B．电容器原来带的电荷量是4.5×10－6 C

C．电容器原来的电压可能是5 V

D．电容器原来的电压可能是5×10－7 V

【解析】　由C＝得＝，解得Q＝4.5×10－6 C，故A错误、B正确；当U1＝5 V时，C1＝＝ F＝0.9 μF；当U2＝5×10－7 V时，C2＝＝ F＝9 F．这么大的电容可以说在哪里都没有，F的单位非常大，一般的电容都是μF以及