第8节电容器的电容

1、8.电容器的电容电容器的电容 一、电容器一、电容器1电容器：两个相互电容器：两个相互 又彼此又彼此的导体组成一的导体组成一个电容器个电容器2电容器的充电和放电电容器的充电和放电(1)充电：充电：定义：使电容器两极板带上定义：使电容器两极板带上电荷的过程叫电荷的过程叫做充电如下图甲所示做充电如下图甲所示特征：两极板所带等量异种电荷均匀分布在两极板相对特征：两极板所带等量异种电荷均匀分布在两极板相对的的 ，充电的过程是将电场能储存在电容器中，充电的过程是将电场能储存在电容器中靠近靠近绝缘绝缘等量异种等量异种内侧内侧(2)放电：放电：定义：使充电后的电容器定义：使充电后的电容器 电荷的过程叫做放电荷

2、的过程叫做放电如下图乙所示电如下图乙所示特征：放电过程是储存在电场中的特征：放电过程是储存在电场中的转化为转化为其他形式的能其他形式的能3电容器的带电荷量：是指其中一个电容器的带电荷量：是指其中一个 所带电荷量的所带电荷量的绝对值绝对值失去失去电场能电场能极板极板二、电容二、电容1定义：电容器所带的电荷量定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势与电容器两极板间的电势差差U的的，叫做电容器的电容，叫做电容器的电容2定义式：定义式：.3单位是法拉，简称法，符号是单位是法拉，简称法，符号是F.常用单位还有微法常用单位还有微法(F)和皮法和皮法(pF)，量值关系：，量值关系：1 F106 F1

3、012 pF.比值比值三、平行板电容器三、平行板电容器1基本结构：由两块彼此绝缘、互相靠近的基本结构：由两块彼此绝缘、互相靠近的 金属板金属板组成，是最简单的，也是最基本的电容器组成，是最简单的，也是最基本的电容器2带电特点：两极板电荷带电特点：两极板电荷 异号，分布在相对两板的异号，分布在相对两板的内侧内侧3板间电场：板间形成板间电场：板间形成，场强大小为，场强大小为EU/d，方向垂直板面方向垂直板面平行平行等量等量匀强电场匀强电场四、平行板电容器的电容四、平行板电容器的电容1实验：探究影响电容的几个因素实验：探究影响电容的几个因素(1)实验方法：实验方法：法法(2)实验目的：探究影响平行板

4、电容器电容的因素实验目的：探究影响平行板电容器电容的因素(3)实验导析：如下图甲、乙、丙实验导析：如下图甲、乙、丙控制变量控制变量五、常见的电容器五、常见的电容器1分类分类(1)按电介质分：按电介质分：空气电容器、空气电容器、电容器、电容器、 电容器、陶瓷电容电容器、陶瓷电容器、器、电容器、电容器、 电容器等；电容器等；(2)按是否可变分：按是否可变分： 电容器、电容器、电容器等电容器等云母云母纸质纸质涤纶涤纶电解电解可变可变固定固定对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是()A将两极板的间距加大，电容将增大将两极板的间距加大，电容将增大B将两极

5、板平行错开一些，使正对面积减小，电容将减小将两极板平行错开一些，使正对面积减小，电容将减小C在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大板间距的陶瓷板，电容将增大D在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板，电容将增大板间距的铝板，电容将增大解析：解析：答案：答案：BCD2电容器的击穿电压和额定电压电容器的击穿电压和额定电压(1)击穿电压：电容器两极板间电压超过某一数值，电介质击穿电压：电容器两极板间电压超过某一数值，电介质被击穿，电容器损坏，这个极限

6、电压为电容器的击穿电压电被击穿，电容器损坏，这个极限电压为电容器的击穿电压电容器正常工作时的电压应低于击穿电压容器正常工作时的电压应低于击穿电压(2)额定电压：电容器长期工作时所能承受的电压，额定电额定电压：电容器长期工作时所能承受的电压，额定电压低于击穿电压压低于击穿电压关于电容器，下列说法中正确的是关于电容器，下列说法中正确的是()A按电介质的不同，电容器分为纸介电容器、陶瓷电容器、按电介质的不同，电容器分为纸介电容器、陶瓷电容器、固定电容器、电解电容器固定电容器、电解电容器B电容器的额定电压是指加在电容器上的最大电压，超过电容器的额定电压是指加在电容器上的最大电压，超过这一电压，电容器会

7、被击穿这一电压，电容器会被击穿C可变电容器一般通过改变两极板间距离实现可变电容器一般通过改变两极板间距离实现D电解电容器，两极板间距离很小，正对面积较大，电容电解电容器，两极板间距离很小，正对面积较大，电容较大较大解析：解析：选项选项个性分析个性分析A错误错误固定电容器是按电容是否可变分类，不是按电介质固定电容器是按电容是否可变分类，不是按电介质的不同的不同B错误错误额定电压是指电容器正常工作时的电压，不是击穿额定电压是指电容器正常工作时的电压，不是击穿电压电压C错误错误改变可变电容器的电容时，一般通过改变正对面积改变可变电容器的电容时，一般通过改变正对面积实现实现D正确正确电解电容器两极板间

8、介质氧化膜很薄，两极卷起来，电解电容器两极板间介质氧化膜很薄，两极卷起来，面积较大，故电容较大面积较大，故电容较大3.对电容器充电、放电的理解对电容器充电、放电的理解(1)充电过程的特点充电过程的特点充电电流：电流方向为逆时针方向，电流强度由大到充电电流：电流方向为逆时针方向，电流强度由大到小小电容器所带电荷量增加电容器所带电荷量增加电容器两极板间电压升高电容器两极板间电压升高电容器中电场强度增强电容器中电场强度增强充电后，电容器从电源中获取的能量称为电场能充电后，电容器从电源中获取的能量称为电场能(2)放电过程特点放电过程特点放电电流：电流方向是从正极板流出，电流是由大变小；放电电流：电流方

9、向是从正极板流出，电流是由大变小；电容器上电荷量减少；电容器上电荷量减少；电容器两极板间电压降低；电容器两极板间电压降低；电容器中电场强度减弱；电容器中电场强度减弱；电容器的电场能转化成其他形式的能电容器的电场能转化成其他形式的能如下图所示，电容器的两极板与电源的正、负极相连，如下图所示，电容器的两极板与电源的正、负极相连，当电容器两极板间的距离由当电容器两极板间的距离由d迅速增大为迅速增大为2d的过程中，下列说法的过程中，下列说法正确的是正确的是()A电容器两板电压始终不变电容器两板电压始终不变B电容器两板电压瞬时升高后又恢复原值电容器两板电压瞬时升高后又恢复原值C根据根据QCU可知，电容器

10、带电荷量先增大后减小可知，电容器带电荷量先增大后减小D电路中电流由电路中电流由A板经电源流向板经电源流向B板板答案：答案：B 4关于平行板电容器的两类典型问题的求解方法关于平行板电容器的两类典型问题的求解方法(1)平行板电容器充电后，继续保持电容器两极板与电池两平行板电容器充电后，继续保持电容器两极板与电池两极相连接，电容器的电压极相连接，电容器的电压U不变，而不变，而d、S、r变化将引起电容器变化将引起电容器的的C、Q、E变化变化(2)平行板电容器充电后，切断与电池的连接，电容器的带平行板电容器充电后，切断与电池的连接，电容器的带电量电量Q不变，而不变，而d、S、r中某一量的变化将引起电容器

11、的中某一量的变化将引起电容器的C、U、E变化变化结论：结论：从从E的表达式可以看出，当平行板电容器的带电荷量的表达式可以看出，当平行板电容器的带电荷量Q不变，而仅改变间距不变，而仅改变间距d时，内部场强时，内部场强E不变不变如下图所示，平行金属板如下图所示，平行金属板A，B组成的电容器，充电后与组成的电容器，充电后与静电计相连要使静电计指针张角变大，下列措施中可行的是静电计相连要使静电计指针张角变大，下列措施中可行的是() A将将A板向上移动板向上移动B将将B板向右移动板向右移动C将将A，B之间充满电介质之间充满电介质D将将A板放走部分电荷板放走部分电荷解析：解析：首先要搞清楚电路的结构，明确

12、静电计测量的是首先要搞清楚电路的结构，明确静电计测量的是电容器两极间的电压；再者是要明确各个选项中是电容器的电电容器两极间的电压；再者是要明确各个选项中是电容器的电压不变还是电荷量不变，然后根据题设条件运用相应的公式分压不变还是电荷量不变，然后根据题设条件运用相应的公式分别进行讨论，确定选项别进行讨论，确定选项当当B板右移时，极板间距板右移时，极板间距d增大，可知增大，可知C减小，减小，U增大，静电增大，静电计的张角变大，选项计的张角变大，选项B正确极板间插入电介质，介电常数正确极板间插入电介质，介电常数增增大，从而电容大，从而电容C增大，增大，U减小，选项减小，选项C错误当错误当A板放走部分

13、电荷，板放走部分电荷，极板的带电荷量极板的带电荷量Q减小，而减小，而C不变，故不变，故U减小，选项减小，选项D错误故正错误故正确答案为确答案为AB 答案：答案：AB 1电容器和电容是一回事吗？电容器和电容是一回事吗？提示：提示：电容器是盛放电荷的一种容器，电容是描述这种电容器是盛放电荷的一种容器，电容是描述这种容器盛放电荷本领大小的一个物理量，如果把电容器比作水缸，容器盛放电荷本领大小的一个物理量，如果把电容器比作水缸，则电容就是这个水缸的横截面积水缸的横截面积越大，水缸则电容就是这个水缸的横截面积水缸的横截面积越大，水缸容纳水的本领就越大容纳水的本领就越大 2电容式传感器的构造及工作原理？电

14、容式传感器的构造及工作原理？ 提示：提示：(1)图甲所示是测定液面高度图甲所示是测定液面高度h的电容式传感的电容式传感器在金属芯线的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体器在金属芯线的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体中金属芯线和导电液体构成电容器的两个极，金属芯线外面中金属芯线和导电液体构成电容器的两个极，金属芯线外面的绝缘物质就是电介质液面高度的绝缘物质就是电介质液面高度h发生变化时，正对面积发生变化，发生变化时，正对面积发生变化，从而使电容从而使电容C发生变化知道发生变化知道C的的变化，就可以知道变化，就可以知道h的变化情况的变化情况 (2)图乙是测定压力图乙是测定压力F的电容式传感器待测压

15、力的电容式传感器待测压力F作用于可作用于可动膜片电极上的时候，膜片发生形变，使极板间距离动膜片电极上的时候，膜片发生形变，使极板间距离d发生变化，发生变化，引起电容引起电容C的变化知道的变化知道C的变化，就可以知道的变化，就可以知道F的变化情况的变化情况 3验电器和静电计是静电学中常用的实验仪器，两者的构验电器和静电计是静电学中常用的实验仪器，两者的构造和用途是怎样的？造和用途是怎样的？ 提示：提示：(1)验电器是用来检验物体是否带电和带哪一种电验电器是用来检验物体是否带电和带哪一种电荷的仪器，通常所用的一种验电器叫金箔验电器金箔验电器荷的仪器，通常所用的一种验电器叫金箔验电器金箔验电器是利用

16、同种电荷相斥、异种电荷相吸的原理制成的，其构造如是利用同种电荷相斥、异种电荷相吸的原理制成的，其构造如图甲所示在一个金属棒的上端装一个金图甲所示在一个金属棒的上端装一个金属球，在其下端贴两条很薄的金属箔片，属球，在其下端贴两条很薄的金属箔片，金属棒插在用绝缘体制成的瓶塞中，瓶塞金属棒插在用绝缘体制成的瓶塞中，瓶塞塞在玻璃瓶或有玻璃窗的金属盒子上塞在玻璃瓶或有玻璃窗的金属盒子上(2)静电计是用来测量导体的电势和导体间电势差的仪器，静电计是用来测量导体的电势和导体间电势差的仪器，把金箔验电器的玻璃瓶改为有玻璃窗的金属盒，箔片改为带有把金箔验电器的玻璃瓶改为有玻璃窗的金属盒，箔片改为带有刻度的金属指

17、针刻度的金属指针(图乙图乙)，就成为一个静电计，就成为一个静电计它有三个用途：一是做一般验电器使用，可以检验物体是它有三个用途：一是做一般验电器使用，可以检验物体是否带电和带哪一种电荷，因而静电计也叫指针式验电器二是否带电和带哪一种电荷，因而静电计也叫指针式验电器二是测量导体间的电势差，将两导体分别与静电计的金属棒及盒相测量导体间的电势差，将两导体分别与静电计的金属棒及盒相连，棒与盒间便产生电场指针表面的电荷受到电场力的作用，连，棒与盒间便产生电场指针表面的电荷受到电场力的作用，即受到棒上同种电荷的斥力及金属内壁异种电荷的引力，指针即受到棒上同种电荷的斥力及金属内壁异种电荷的引力，指针便产生偏

18、转被测电势差越大时盒内场强越大，指针偏转角度便产生偏转被测电势差越大时盒内场强越大，指针偏转角度越大三是测量导体的电势，只要把被测导体与静电计的棒相越大三是测量导体的电势，只要把被测导体与静电计的棒相连，将金属盒接地，便可测出导体与大地间的电势差，即导体连，将金属盒接地，便可测出导体与大地间的电势差，即导体的电势，通常规定大地电势为零的电势，通常规定大地电势为零 教材资料分析教材资料分析做一做做一做电流传感器可以像电流表一样测量电流，电流传感器可以像电流表一样测量电流，点拨：点拨：(1)狭长的矩形面积表示电流与时间的乘积，即在狭长的矩形面积表示电流与时间的乘积，即在一段时间内所放电荷量一段时间

19、内所放电荷量(2)全部放电过程中所释放的电荷量，等于曲线与坐标轴所全部放电过程中所释放的电荷量，等于曲线与坐标轴所围成的面积所以只需要查一下小方格的个数，用每个方格的围成的面积所以只需要查一下小方格的个数，用每个方格的面积乘以方格的格数即可得放电电量查格数时，多于半个格面积乘以方格的格数即可得放电电量查格数时，多于半个格的按一个计算，不到半个格的舍去的按一个计算，不到半个格的舍去(3)根据以上数据，估算出电容器的电容约为根据以上数据，估算出电容器的电容约为400 F. 一个平行板电容器，使它每板电荷量从一个平行板电容器，使它每板电荷量从Q13105 C增加到增加到Q23.6105 C时，两板间

20、的电势差从时，两板间的电势差从U110 V增增加到加到U2，U2是多大？这个电容器的电容多大？如果使两极板电是多大？这个电容器的电容多大？如果使两极板电势差从势差从U110 V降为降为U26 V，则每板需减少多少电荷量？，则每板需减少多少电荷量？答案：答案：12 V3 F1.2105 C(2)设电容器原来所带的电荷量为设电容器原来所带的电荷量为Q，则则QCU1.51043 C4.5104 C.(3)电容器的电容是由本身决定的，与是否带电无关，所以电容器的电容是由本身决定的，与是否带电无关，所以电容器放掉全部电荷后，电容仍然是电容器放掉全部电荷后，电容仍然是150 F.答案：答案：1504.51

21、04150 两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示接通开关平行板电容器，与它相连接的电路如图所示接通开关S，电源，电源即给电容器充电则即给电容器充电则()A保持保持S接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小电场强度减小B保持保持S接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电荷量增大荷量增大C断开断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小小D断开断开S，在两

22、极板间插入一块介质，则两极板间的电势，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大差增大解析：解析：答案：答案：BC 【跟踪发散跟踪发散】21：一平行板电容器充电后与电源断开，：一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地在两极板间有一正电荷负极板接地在两极板间有一正电荷(电荷量很少电荷量很少)固定在固定在P点，点，以以E表示极板间的场强，表示极板间的场强，U表示两极板间的电压，表示两极板间的电压，WP表示正电荷表示正电荷在在P点的电势能，若保持负极板不动，将正极板移到如右图中虚点的电势能，若保持负极板不动，将正极板移到如右图中虚线表示的位置，则线表示的位置，则()AU变小，变小，WP不变不变

23、BU变小，变小，E不变不变CU变大，变大，WP变大变大 DU不变，不变，E不变不变答案：答案：AB如右图所示，平行板电容器两极板间电压恒定，带电的如右图所示，平行板电容器两极板间电压恒定，带电的油滴在极板间静止，断开开关后，再将极板间距离增大些，则油滴在极板间静止，断开开关后，再将极板间距离增大些，则油滴将油滴将()A向上运动向上运动 B仍然静止仍然静止C向下运动向下运动 D向左或向右运动向左或向右运动答案：答案：B【跟踪发散跟踪发散】31：如下图所示，平行板电容器竖直放：如下图所示，平行板电容器竖直放置，置，A板上用绝缘线悬挂一带电小球，静止时，绝缘线与固定的板上用绝缘线悬挂一带电小球，静止时，绝缘线与固定的A板成板成角，平移角，平移B板，下列说法正确的是板，下列说法正确的是()AS闭合，闭合，B板向上平移一小段距离，板向上平移一小段距离，角变大角变大BS闭合，闭合，B板向左平移一小段距离，板向左平移一小段距离，角变大角变大CS断开，断开，B板向上平移一小段距离，板向上平移一小段距离，角变大角变大DS断开，断开，B板向左平移一小段距离，板向左平移一小段距离，角不变角不变答案：答案：BCD 答案：答案：B2如下图所示的电容式键盘，是通过改变电容器的哪个因如下图所示的