科学探究：电容器 高一下学期物理鲁科版（2019）必修第三册

第二章

电势能与电势差第5节科学探究：电容器1.知道电容器的概念，通过实验感知电容器的充、放电现象。2.理解电容的定义、公式，并会应用定义式进行简单的计算。3.了解影响平行板电容器大小的因素及平行板电容器电容公式。4.认识常用的电容器，知道电容器在生活中的应用。

水可以用容器储存起来，电荷也可以用一个“容器”储存起来。右图中的元件就是这样的“容器”——电容器。那么，它内部的构造是怎样的？它是怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？知识点一：观察电容器的充、放电现象1.电容器：电路中具有储存电荷功能的装置叫做电容器。2.结构：两个彼此绝缘又相隔很近的导体。3.最简单的电容器：两块彼此绝缘的平行金属板。实验：观察电容器的充放电现象（1）了解电容器充放电过程中，两极板间电压和电流的变化。（2）判断电容器在充电和放电过程中，两极板储存电荷量的变化。实验原理：开关拨到位置“1”时，电源E对电容器充电；开关拨到位置“2”时，电容器放电。利用电流计观察电路的电流大小和方向的变化，利用电压表观察电容器两极板间电压的变化。实验目的：电容器的充电充电过程：电荷从电源两极流出电流表暂时有示数电容器两极板Q逐渐增多（充电中）电容器两极板出现匀强电场E和电压U，并逐渐增大）U、Q达到最大值时，电流消失，充电完毕！电容器的放电放电过程：电荷从电容器极板流出电流表暂时有示数电容器两极板Q逐渐减少（放电中）匀强电场E和电压表U减少至0，随后放电完毕即Q变为0，电流消失电容器储存的电势能全部转化为R的内能知识点二：电容器的电容

＋＋＋＋＋＋＋＋－

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＋Q－Q容纳电荷的本领，与水桶截面积S类比

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

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电容器的电容由本身结构决定，与Q、U无关。那么，电容大小具体是由什么决定的呢？可能有板间距离d、正对面积S、板间介质的绝缘性能等。静电计：静电计本身是一个电容器。当指针所带的电量越多时，指针的打开角度就会越大，指针与壳之间的电势差也就越大。让静电计的金属球与平行板电容器通过导线相连，当电荷停止运动后，静电计球与壳间的电势差就与平行板电容器两极板间的电势差相等。从静电计指针的打开角度可以定性的知道平行板电容器两端的电势差变化。有机玻璃板++++++------改变d改变S改变电介质

多媒体实验室探究影响平行板电容器电容的因素方法：控制变量法说明：静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量导体间的电势差，从指针的偏转角度就可以知道两个导体间的电势差的大小。两板间距离两板正对面积介电常数真空εr=1静电力常量决定电容大小的因素：平行板电容器的电容平行板电容器的动态分析

C＝C＝特点定义式决定式意义对某电容器Q∝U，但

＝C不变，反映电容器容纳电荷的本领反映了影响电容大小的因素适用范围任何电容器平行板电容器

例题：如图所示，一平行电容板的两端与电压为U的恒压电源相连。极板上带电荷量为。若只将两极板间的距离增大为原来的2倍，求电容器极板上的电荷量。

又由于=CU

知识点三：常用电容器及其应用1.固定电容器（1）聚苯乙烯电容器：以聚苯乙烯薄膜为电介质，两层铝箔为极板。（2）电解电容器：用铝箔做一个极板，以铝箔上很薄的一层氧化膜为电介质，用浸过电解液的纸做另一个极板。有“+”、“-”极之分，不能接反，不能接交流电。＋符号：2.可变电容器：两极由两组铝片组成，固定的一组铝片叫做定片；可以转动的一组铝片叫做动片。转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容相应变化。可变电容器按其使用的介质材料可分为空气介质可变电容器和固体介质可变电容器。3.超级电容器：

超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。4.击穿电压和额定电压：

加在电容器两极板上的电压不能超过某一个限度，超过这个限度，电介质将被击穿，这个电压称为击穿电压。

电容器正常工作时两极板上的最大电压，称为额定电压。额定电压比击穿电压低外壳上标的电压是额定电压利用电容器可监测水位的变化。电容器的两块平行金属板表面已进行绝缘处理，当水位升高时平行板电容器的电容增大，当水位降低时电容减小，根据电容的变化即可测出水位的变化。5.电容器的应用：1.（多选）对于给定的电容器，在描述电容C、带电量Q、电势差U之间的关系中（电容器未击穿），正确的是(

)A.

B. C.

D.BC

A.电容器原来的带电荷量为9×10-4

CB.电容器原来的带电荷量为4.5×10-4

CC.电容器原来的电压为1VD.电容器的电容不变BD3.研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列说法正确的是（）A．实验前，用丝绸摩擦过的玻璃棒与电容器

a板接触，可使电容器a板带正电B．实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小C．实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大D．实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大A4.随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分，电子秤的种类也有很多，如图所示是用平行板电容器制成的厨