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第一章 电场 电流
第一章 电场 电流
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第四节 电容器
1.了解电容器的结构和功能，常见的电容器有哪些．(重点) 2.了解不同的电容器电容量不同，知道哪些因素影响电容的大小．(难点) 3.知道电容的单位．
, [学生用书P12])
一、电容器
1．最早出现的电容器是莱顿瓶，电容器是储存电荷的装置．
2．平行板电容器：在两个正对的平行金属板中间夹一层绝缘物质，就组成一个最简单的电容器．两个金属板是电容器的两个极板，中间所夹的物质叫做电介质．实际上，任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体，都可以看成是一个电容器．
3．充电：把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与电池组的负极相连，就能使两个极板分别带上等量的异种电荷，这个过程叫做电容器的充电．充电使电容器储存了电荷．
4．放电：使充电后的电容器失去电荷的过程．
1．电容器是储存电荷的装置，在充放电过程中，电容器储存的电荷如何变化？
提示：充电过程中，电容器储存的电荷量增加，放电过程中储存的电荷量减少．
二、电容器的电容
1．影响因素：电容器极板的正对面积越大，极板间的距离越近，电容器的电容就越大，极板间电介质的性质也会影响电容器的电容量．
2．单位：法(F)，还有微法(μF)和皮法(pF)．它们的关系是：
1 F＝106 μF＝1012 pF.
2．当电容器储存的电荷量为零时，电容器的电容是否为零？
提示：不是．电容器的电容的影响因素是电容器的正对面积、极板间距离和电介质，与电荷量的多少无关．
对电容器充、放电过程的分析[学生用书P13]
1．充电过程
(如图所示)：将电容器接入电路或接在电源两端使电容器带电的过程．
当电容器充电结束后，电容器两极板间电压与充电电压相等．
2．放电过程
(如图所示)：用导体或电阻接在带电的电容器两端，使电容器上的电荷中和的过程．
(1)无论是充电过程还是放电过程都是很短暂的．
(2)当充放电结束时，充、放电的电流消失，此时连接电容器的电路处于断路状态．
(多选)如图所示，E为电源，S为单刀双掷开关，C为电容器，下列说法正确的是( )
A．当S闭合在1上时，电容器的上极板带正电，下极板带负电
B．把S闭合在1上，此时为电容器的充电过程
C．当S闭合在1上后电容器两极板间有电压
D．当把开关从1闭合到2后电容器开始充电
[解析] 当开关S接1时，电容器两极板分别接在电源两端，电源给电容器充电，使电容器上极板带上正电，下极板带上负电，电容器带电后，两极板间有电压，选项A、B、C正确；当开关S接2时，充了电的电容器的两极板被导线相连，使两极板上正、负电荷发生中和，电容器放电，选项D错误．
[答案] ABC
eq \a\vs4\al()
在判断充、放电电流方向时，我们可以用等效的方法，即充电时，电容器可等效成一个用电器，电流从电源的正极流向电源的负极；放电时，电容器等效成电源，电流从等效电源(即电容器)的正极流向等效电源(电容器)的负极．
对电容概念的理解[学生用书P13]
1．电容是表示电容器容纳(储存)电荷本领大小的物理量，在电压相同的情况下，电容器极板上储存的电荷量越多，表示电容器的电容越大．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的绝对值．
2．决定电容器电容大小的物理量
电容器极板的正对面积越大、极板间距离越小，电容器的电容就越大．极板间电介质的性质也会影响电容器的电容．
(1)电容器的电容取决于电容器本身的性质，与电容器所带的电荷量Q及两极板间电压U无关．
(2)加在电容器上的电压不能超过某一限度，超过这个限度电介质将被击穿，两极板间不再绝缘，电容器损坏．
下列关于电容的说法中正确的是( )
A．一只电容器带电荷量越大，电容越大
B．如果一个电容器没有电压，就没有电荷量，也就没有电容
C．在其他条件不变的基础上，正对面积越大，电容越小
D．对于可变电容器而言，在其他条件不变的基础上，正对面积越大，电容越大
[思路点拨] 根据影响平行板电容器电容的因素判断．
[解析] 电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量，其大小是由电容器自身决定，取决于两导体的形状、相对位置及两导体间的电介质这三个因素．所以A、B错误；对于可变电容器，动片旋入越多，正对面积越大，电容也就越大．故C错误，D正确．
[答案] D
电容器A的电容比电容器B的电容大，这表明( )
A．A所带的电荷量比B多
B．A比B能容纳更多的电荷量
C．A的体积比B大
D．两电容器的电压都改变1 V时，A的电荷量改变比B的大
解析：选D.电容是电容器的固有属性，由电容器本身的构造决定，电容描述电容器容纳电荷的本领(电容器两极间的电压每改变1 V所改变电荷量的多少)大小，而不表示容纳电荷的多少或带电荷量的多少．
电容器的应用[学生用书P14]
据预测，21世纪智能机器人将进入家庭．各种各样的传感器是智能机器人的核心部分，传感器是一种将感受到的物理量(如光、热、力、声等)转化为便于测量的物理量(一般是电学量)的转化装置．如图是一种测量压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生压力，发生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计、直流电源串联，接成闭合电路，那么( )
①当F向上压膜片电极时，电容减小
②当F向上压膜片电极时，电容增大
③若电流计有示数，则压力F发生变化
④若电流计有示数，则压力F不发生变化
A．①③ B．② ③
C．①④ D．②④
[审题指导] 解答本题的关键是判断影响电容的各因素如何变化，从而确定电容的变化．
[解析] 影响电容器电容大小的因素有：正对面积、极板间的距离、极板间电介质的性质．正对面积越大、极板间距离越小，电容器的电容就越大．本题中是通过改变极板间的距离来改变电容的．当F向上压膜片电极时，膜片距离变小，则电容变大，①错误，②正确；
本题中电容器始终与电源相接，电容器的电压不变．而当电容器上电压不变时，与之相连的电流计有示数，说明电容器正在充放电，则电容器的电荷量发生变化，说明电容器的电容发生变化，而电容发生变化是由于压力F发生变化引起极板间的距离变化，③正确，④错误．
[答案] B
eq \a\vs4\al()
解答电容传感器类问题关键是找出相当于电容器的两个极板，即形成电容器的部分．找出条件变化引起电容器的哪个因素改变，才不至于判断错误．
[随堂检测] [学生用书P14]
1．有关电容的单位及换算正确的是( )
A．电容的单位是库仑
B．电容的国际单位是法拉
C．1法＝10－6微法
D．法拉是个很小的单位
解析：选B.电容的单位是法拉，库仑是电荷量的单位，A选项错误，B选项正确，法拉这个单位很大，1法拉＝106微法，选项C、D都错．
2．下列四个电学器材中，是电容器的是( )
解析：选D.A选项是电池，B选项是滑动变阻器，C选项是电流表，D选项是可变电容器．
3．(多选)使电容器充电后断开电源，下列办法中可以改变电容器的电容大小的是( )
A．其他条件不变，只增加两极板间距离
B．其他条件不变，只减小两极板间距离
C．其他条件不变，减小极板的正对面积
D．其他条件不变，使电容器放电
解析：选ABC.电容的大小取决于极板的正对面积、极板间的距离和板间电介质的性质，所以，选项A、B、C正确；使电容器放电不是改变电容的决定因素，所以选项D错误．
4.如图为可变电容器，由一组动片和一组定片组成，这两组金属片之间是互相绝缘的，动片旋入得越多，则( )
A．正对面积越大，电容越大
B．正对面积越大，电容越小
C．动片定片间距离越小，电容越大
D．动片定片间距离越小，电容越小
解析：选A.可变电容器中动片旋入越多，其极板正对面积越大，对极板间距离不产生影响，因此电容变大，选项A正确．
5．某电容器上标有“220 V 300 μF”，300 μF＝________F＝________pF.
解析：由于1 F＝106 μF＝1012 pF，所以：
300 μF＝3×10－4 F＝3×108 pF.
答案：3×10－4 3×108
[课时作业] [学生用书P75(单独成册)]
一、单项选择题
1．下列符号中，表示电容器的是( )
解析：选A.电容器的符号为“”，“”为电源的符号，“”为电阻的符号，“”为电流表的符号．
2．有一电学元件，上面标有“450 V 250 μF”字样，由此可知该电学元件是( )
A．电源 B．电阻器
C．电容器 D．电灯泡
解析：选C.只有电容器的单位是法拉．
3．收音机选台时，是通过改变调谐电路中电容器的电容来完成的．对于这个过程下列说法正确的是( )
A．是通过改变两极板的正对面积来完成的
B．是通过改变两极板之间的距离来完成的
C．是通过改变两极板之间的电介质来完成的
D．以上说法都不对
解析：选A.收音机的选台旋钮，是通过改变电容器两板的正对面积来改变电容的，当变到调谐电路的固有频率和想要接收的某电台频率相等时，该电磁波在调谐电路中产生的振荡电流最强，其他电台的很弱，从而就可收听该电台的节目了．所以只有A正确．
4．在一些星级宾馆的洗手间通常装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，是因为( )
A．改变湿度 B．改变温度
C．改变磁场 D．改变电容
解析：选D.根据自动干手机工作的特征：手靠近，电热器工作；手撤离，电热器停止工作．人是一种导体，可以与其他导体构成电容．手靠近时相当于连接一个电容，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近改变了电容．用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，但是假如干手机是由于温度、湿度的变化而工作就成了室内烘干机．故D项正确．
5.如图所示，S闭合的瞬间和稳定后，下列说法正确的是( )
A．无电流通过电阻R
B．通过电阻R的电流方向先由A到B，稳定后无电流
C．通过电阻R的电流方向先由B到A，稳定后由A到B
D．一直由A到B
解析：选B.S接通的瞬间，尽管电流无法通过电容器，但电容器充电，即上板充正电，下板充负电，故R上有从A到B的电流．当达到稳定后，整个电路中无自由电子的移动，故没有电流，故选B.
6．如图是电容式话筒的示意图，话筒的振动膜(绝缘材料)前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极．人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致电容变化的主要原因是电容器两板间的( )
A．距离变化 B．正对面积变化
C．介质变化 D．电压变化
解析：选A.人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容器(视为平行板电容器)中两板间距离d发生变化，这是导致电容变化的主要原因．
二、多项选择题
7．下列说法正确的是( )
A．两个不接触但靠得很近的人，有时可以看做一个电容器
B．电容器的带电量，是两极板所带电量绝对值的和
C．电容器的带电量，是两个极板上所带的电荷量的差
D．电容器充电后两极板间的电压等于充电的电压
解析：选AD.人是导体，两个绝缘但靠的很近的导体都可以看做电容器，选项A对；电容器的带电量是指一个极板的带电量的绝对值，选项B、C错误；充电后，电容器的电压等于电源电压，选项D正确．
8．下列关于电容器的说法正确的是( )
A．电容器由两个彼此绝缘的导体构成
B．电容器只能储存同种电荷
C．任何绝缘的物质都可以作电容器的电介质，例如空气、塑料、陶瓷等
D．莱顿瓶虽然能储存电荷但它却不是电容器
解析：选AC.
A √ 两个相互靠近、彼此绝缘的导体就可以构成一个电容器
B × 电容器带电后两极板分别带上等量异种电荷
C √ 任何绝缘的物质都可以作电容器的电介质
D × 莱顿瓶是电容器
9.如图所示有关固定电容器的电荷量(Q)、电压(U)、电容(C)的关系图象正确的是( )
解析：选BD.电容由电容器本身性质决定，与Q、U无关，即C不随U、Q的变化而变化．
10.传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用，如图所示是一种测定液面高度的电容式传感器，金属芯线与导电液体形成一个电容器，从电容C大小的变化就能反映液面的升降情况，两者的关系是( )
A．C增大表示h增大
B．C增大表示h减小
C．C减小表示h减小
D．C减小表示h增大
解析：选AC.金属芯线和导电液体构成了电容器的两个极板，h增大时，两极板正对面积增大，电容增大；反之，h减小时，电容减小．
三、非选择题
11. 如图所示，计算机键盘的每一个键下面都连一小块金属片，与该金属片隔有一定气隙的是另一块小的固定金属片，这两块金属片组成一个小电容器．当键被按下时，与之相连的电子线路就能检测出哪个键被按下了，从而给出相应的信号．试简单分析其工作原理．
解析：计算机键盘是一个电容传感器，当键被按下时，两极板间距离减小，电容增大，与之相连的电子线路就能检测出哪个键被按下了，从而得到相应的电信号．
答案：见解析
12. 如图所示，C为电容器，E为电源，S为单刀双向开关，A为小灯泡，电容器原来不带电，S为断开状态．试分析：
(1)当S接M时，小灯泡会有什么变化？
(2)当S由接M改为接N时，小灯泡会有什么变化？
解析：(1)当S接M时，电源给电容器充电，充电电流会使小灯泡发光，但因充电时间很短，小灯泡亮一下就很快暗下来．
(2)当S接N时，电容器要放电，放电电流会使灯泡闪亮一下．
答案：见解析
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