2012《优化课堂》课件：物理粤教版选修3-1 第一章 第七节 了解电容器

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第七节　了解电容器
1．电容器：任何两个____________而又____________的导
体，都可看成一个电容器，最简单的就是________电容器，电
容器可以容纳________．
2．电容
(1)定义：电容器所带电荷量 Q 与电容器的两极板间的电势
差 U 的__________叫电容器的电容．定义式为 C＝__________.
彼此绝缘
相互行板
电荷
比值
(2)电容的物理意义：表征电容器容纳________本领的物理
量，在数值上等于使电容器两板间的电压为________时电容器
需要带的电荷量，与电容器是否带电________，与 Q、U______.
(3)电容的国际制单位是________，简称________，符号
________，此外还有微法、皮法，三者关系是 1 F＝______μF
＝______pF.
3．平行板电容器的电容
电容 C 与平行板间电介质的介电常数ε、正对面积 S 成
________，与极板间距离成________，决定式 C＝
εS
4πkd
.
电荷
1 V
无关
无关
法拉
法
F
106
1012
正比
反比
4．下列关于电容器和电容的说法中，不正确的是(　　)
Q
A．根据 C＝ 可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，
U
跟两板间的电压成反比
B．对于确定的电容器，其所带的电荷量与两板间的电压(小
于击穿电压且不为零)成正比
C．无论电容器的电压如何变化(小于击穿电压且不为零)，
它所带的电荷量与电压比值恒定不变
D．电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，其
大小与加在两板上的电压无关
A
知识点 1 电容器
平行板电容器
(1)基本结构：由两块彼此________、互相靠近的平行金属
板组成．
(2)带电特点：两板带_________电荷，分布在两板的内侧．
(3)板间电场：板间形成匀强电场，场强大小为__________，
方向________板面．
绝缘
等量异种
垂直
对电容器和电容的两点理解
(1)电容器是一个仪器，而电容是一个物理量，它表征了电
容器容纳电荷的本领．
(2)电容器的电荷量是一个极板上电荷量的绝对值．
【例 1】下列关于电容器的叙述中错误的是(　　)
A．电容器是储存电荷和电能的容器，只有带电的电容器
才称为电容器
B．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
C．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的绝对
值
D．电容器充电过程是将其他形式的能转变成电容器的电
能并储存起来；电容器放电过程是将电容器储存的电能转化为
其他形式的能
解析：并不是只有带电时的电容器才称为电容器，A 错，
B 对．每个极板所带电荷量的绝对值称为电容器的带电荷量，
C 对．电容器充电的过程中其他形式的能转化为电能，放电过
程中电能转化为其他形式的能，D 对．
答案：A
【触类旁通】
1．(双选)关于电容器及它的充放电，下列说法正确的是
(　　)
A．电容器是一个阻值很大的电阻器
B．把电容器接在直流电路中可以导电
C．把电容器接在直流电路中是不导电的
D．把电容器接在电路中，两端有电压，电容器两极板就
带电
解析：由电容器的定义可知，电容器的两极板彼此绝缘，
在直流电路里是不导电的，与电阻器有本质的区别，故选项 A、
B 错误，选项 C 正确；当电容器接在电路中时，电容器的两端
就产生了电压，这样就会使电容器的两极板带电，故选项 D 正
确．
答案：CD
知识点 2 电容
1．定义：电容器所带电荷量 Q 与它的两极板间的电势差 U
的________，叫做这个电容器的电容．
2．定义式：C＝________.
3．单位：在国际单位制中，电容的单位是法拉，符号是
______．法拉这个单位太大，实际使用中常常采用较小的单位：
________ 和 ________ ． 它 们 之 间 的 换 算 关 系 是
__________________________．
4．物理意义：表征电容器________电荷本领的物理量．
比值
F
微法
皮法
1 F＝106 μF＝1012 pF
容纳
电势φ，都是用比值法定义的．电容C＝ ，但不能说电容C与
1．电容 C 是用比值定义法定义的，本章学过的电场强度 E、
Q
U
Q 成正比、与 U 成反比，电容 C 由电容器本身的性质决定，与
Q、U 的大小无关．
2．电荷量 Q＝CU，电荷量随电压的升高而增大，与电压
成正比．
【例 2】下列关于电容器的说法中，正确的是(　　)
A．电容越大的电容器，带电荷量也一定越多
B．电容器不带电时，其电容为零
D．电容器的电容跟它是否带电无关
解析：电容器的电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物
理量，这是比值法定义的物理量，C 与电容器所带电量 Q 和两
极板间电压无关，故 D 选项正确．
答案：D
【触类旁通】
C
2．电容器的电容大小取决于(　　)
A．电容器的带电量
B．电容器两极板间的电势差
C．电容器本身的构造
D．构成电容器的金属材料的性质
知识点 3 决定电容的因素
1．影响平行板电容器电容的因素
(1)影响因素：平行板电容器的电容与_________成正比，与
介质的____________成正比，与______________反比．
(2)决定式：C＝________，k 为______________．
2．电容器的额定电压和击穿电压
(1)额定电压：电容器能够____________工作时的电压．
(2) 击穿电压：电介质被击穿时加在电容器两极板上的
________电压，若电压超过这一限度，则电容器就会被损坏．
正对面积
介电常数
两板间的距离
静电力常量
长期正常
最小
公式 C＝
εS
4πkd
是平行板电容器电容的决定式，公式反映出
影响平行板电容器电容大小的因素，此式只对平行板电容器适
用．
【例 3】一个平行板电容器，使它每板电荷量从 Q1＝3×10－5 C
增加到 Q2＝3.6×10－5
C 时，两板间的电势差从 U1＝10 V增加
到U2＝12 V，求这个电容器的电容多大？如要使两极板电势差
从U1＝10 V 降到 U ′2＝6 V，则每板需减少多少电荷量？
【触类旁通】
3．有一充电的平行板电容器，两板间的电压为 3 V，现设
法使它的电荷量减少 3.0×10－4
C，导致电容器两极板间的电压
1
3
板上的电荷量全部放掉，电容器的电容是______．
降到原来的 ，电容器原来所带的电容是______μF.若电容器极
150
150μF
平行板电容器的动态分析
1．电容器的充放电
(1)电容器充电过程的特点(如图 1－7－1 所示)：
①充电电流：电流方向是从正极板流进，电流由大到小．
②电容器所带电荷量增加．
③电容器两极板间电压升高．
④电容器中电场强度增加．
注意：当电容器充电结束后，电容器所在电
路中无电流，电容器两极板间电压与充电电压相
等．
图 1－7－1
(2)电容器放电过程的特点(如图 1－7－2 所示)：
①放电电流：电流方向从正极板流出，电流由大变小．
②电容器上所带电荷量减少．
③电容器两极板间电压降低．
④电容器中电场强度减弱．
⑤电容器的电场能转化成其他形式的能．
注意：放电的过程实际上就是电容器极板正、
负电荷中和的过程，当放电结束时，电路中无电
流．
图 1－7－2
Q
U
εS
　.
4πkd
(2)三个公式：①C＝ ；②U＝Ed；③C＝
2．平行板电容器的动态分析的思路和方法
(1)两种情况：
①保持两极板与电源相连，则电容器两极板间电压不变．
②充电后断开电源，则电容器的电量不变．
类型
内容 始终与电源连接 充电后与电源断开
不变量 U 不变 Q 不变
自变量 d S
因变量
(3)方法：找不变量与变化量之间的公式来决定要比较的量
的变化关系．如下表：
注意：ε变化体现在电容器中间插介电物质，插金属板相当
于 d 减小．
【例 4】如图 1－7－3 所示，一平行板电容器跟一电源相
接，当 S 闭合时，平行板电容器极板 A、B 间的一带电液滴恰
好静止．若将两板间距离增大为原来的两倍，那么液滴的运动
状态如何变化？若先将 S 断开，再将两板间距离增大为原来的
两倍，液滴的运动状态又将如何变化？
图 1－7－3
思路点拨：带电液滴静止时，所受的静电力和重力平衡，
液滴带负电，由于液滴所受重力不变，液滴运动状态随静电力
的变化而变化，由于 F＝qE，因此只要分析出场强 E 的变化情
况即可．
思维总结：平行板电容器动态分析的基本思路：
(1)在判断电容器相关物理量的变化时，首先要弄清哪些量
是不变的，然后根据不变量和相关公式推断其他待分析量的变
化情况．
(2)若电容器充电后与电源断开，则带电荷量 Q 不变；若电
容器始终与电源相连，则电压 U 不变．
时悬线偏离竖直方向的夹角为θ，如图 1－7－4 所示，则(　　)
图 1－7－4
【触类旁通】
4．(双选)平行板电容器的两极板 A、B 接于电池两极，一
带正电小球悬挂在电容器内部．闭合开关 S，电容器充电，这
A．保持开关 S 闭合，带正电的 A 板向 B 板靠近，则θ增大
B．保持开关 S 闭合，带正电的 A 板向 B 板靠近，则θ不变
C．开关 S 断开，带正电的 A 板向 B 板靠近，则θ增大
D．开关 S 断开，带正电的 A 板向 B 板靠近，则θ不变
解析：悬线偏离竖直方向的夹角θ的大小由带电小球受的电
场力和重力两因素决定．因重力不变，故电场力增大时θ就增大．
保持开关 S 闭合，即保持电容器两极板间电压 U 不变．
答案：AD