第八节 电容器与电容 - 图文

东北师大附中2010级高一年级（物理）学科导学案（61）

编稿教师：张新宝

第八节 电容器与电容

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学习目标 1．知道什么是电容器及常见的电容器；

2．知道电场能的概念，知道电容器充电和放电时的能量转换； 3．理解电容器电容的概念及定义式，并能用来进行有关的计算；

4．知道平行板电容器的电容与哪些因素有关，有什么关系；掌握平行板电容器的决定式并能运用其讨论有关问题

新课预习 1．两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质，就组成一个最简单的电容器，叫做___________．实际上，任何两个__________________ 又_______________ 的导体，都可以看成一个电容器．

2．电容器______________与电容器______________的比值，叫做电容器的电容．表达式C＝______，国际单位制中单位__________，简称____________ ，符号________________．

常用较小单位 lμF＝________F，l pF＝________F．电容是表示电容器____ ____ 的物理量．

3．常用电容器从构造上看，可分为________________和________________ 两类．常用的固定电容器有______________和_________________ ． 知识精析 一、电容器

1．电容器的概念

能够储存电荷和电能的仪器叫做电容器。 2．电容器的构造

教师将电容器实物拆开，让学生观察其构造。

任何两个彼此绝缘而又互相靠近的导体，都可以看成是一个电容器。例如在两个正对的相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质(电介质)，就组成了一个最简单的电容器，叫做平行板电容器.。一个金属导体也是电容器，通常叫做孤立电容器。

3．关于电容器的几个概念

(1)两极：两个极板就是电容器的两极。

(2)充电：使电容器带电叫做充电。一个电极带正电，一个电极带等量的负电；充电过程中，在两个极板中间形成电场，电容器从电源获得的电能储存在电容器的电场中，称为电场能。即，电源的电能转化为电容器的电场能。

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充电过程中有短暂的充电电流，充电结束后，电路里就没有电流了。

(3)电荷量：每个极板所带电荷量的绝对值叫电容器所带电荷量；

(4)放电：用导线把充电后的电容器两极板接通，两极板上的正负电荷中和，电容器又不带电了，使电容器失去电荷叫放电。放电时也有短暂的放电电流，放电过程中电容器原来储存的电场能转化为导线因产生了焦耳热即内能。

关于充电和放电，教师可利用起电机、电压表进行演示。 关于充电和放电过程中的能量转化，可让学生探究。 (5)额定电压和击穿电压

电容器外壳上标定的电压是工作电压，也叫做额定电压。额定电压是电容器长期工作时所能承受的电压。加在电容器

上的电压超过某个值，电容器就会被击穿，电容器损坏，这个极限电压叫做击穿电压。击穿电压是指击穿电容器的电介质、损坏电容器的极限电压。 额定电压比击穿电压小 二、电容

到化学实验式找两个横截面积不同的烧杯，向烧杯住入水，保持水位高度相同，哪个水杯的水多?保持住入的水量相同，哪个烧杯的水位高，请同学计算一下，水的体积和高度的比是什么?从而引入电容器的电容的概念，也为讲解电容的物理意义做好了铺垫。 1．定义：电容器所带电荷量Q与电容器两极间的电势差U的比值，叫做电容器的电容。

2．定义式：C?Q U3．单位：法拉（F） 1F＝106μF＝1012pF

4．物理意义：表征电容器容纳电荷本领的物理量，它是电容本身性质所决定的，跟有无电量无关。

三、平行板电容器的电容

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实验探究

静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量电势差。把它的金属球与一个导体相连，把它的金属外壳与另一个导体相连，从指针的偏转角度可以量出两个导体之间的电势差U。

(1)保持Q和d不变，S越小，静电计的偏转角度越大，U越大，电容C越小； (2)保持Q和S不变，d越大，偏转角度越大，C越小；

(3)保持Q、d、S都不变，在两极板间插入电介质板，静电计的偏转角度并且减小，电势差U越小电容C增大。

平行板电容器的电容C跟相对介电常数?r成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比。

C??rS 4?kd254

四．常见电容器

1．常用电容器分类：从构造上分为固定电容器和可变电容器。固定电容器有两种，即聚苯乙烯电容器和电解电容器。 2．电路图中的符号

一般 电解 可变 微调（半可变）

问题探究

关于平行板电容器的两点讨论

1．电容器充电后与电源断开，电容器的带电量一定，板间距离d增大，电容C变小，两板间的电压变大，电场强度E不变；板间距离d减小，电容C增大，两板间的电压U减小，电场强度E不变。

当电容器的带电量一定时，随着板间距离的变化，电场强度E不变可证明如下

E?UQQ4?KQ???

?Sdcd?S4?k2．电容器始终与电源相连，电容器两板间的电压一定，板间距离d变大，电容C变小，电量Q变小，场强E变小；板间距离d变小，电容C变大，电量Q变大，场强E变大。

以上讨论可以概括为两个不变、三个公式的关于研究电容器问题的思想方法 ①保持电容器和电源连接，U不变； ②电容器充电后断开电源，Q不变。 三个公式

C??rSQU、C?、E?

Ud4?kd方法引导 1．关于电容器，下列中说法正确的是（ ）。

A．由C?Q可知，一只电容器带电荷量越大，它的电容就越大 UB．对一固定的电容器，它的带电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变 C．电容器的带电荷量Q为每个极板所带电荷量的绝对值 D．两个相互靠近又彼此绝缘的导体就构成一个电容器

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2．如图所示，平行板电容器经开关S与电源连接，在P处有一个带电荷量非常小的点电荷，S是闭合的，φP 为P点的电势，F表示点电荷受到的电场力。现将电容器的B板向下稍微移动，使两板间的距离增大则（ ）。 A．φP变大，F变大 B．φP变大，F变小

C．φP不变，F不变 D．φP不变，F变小

3．如图所示，若将平行板电容器的A、B两板稍微错开些，使正对面积减小的过程中，电阻R中将（ ）。

A．会有瞬时向右的电流 B．会有瞬时向左的电流 C．不会有电流通过R D．无法判断电流方向

4．如图所示，对一个给定的电容器充电时，下列的图像中能正确反映电容器的带电荷量

Q、电压U和电容器电容C之间关系的是：（ ）

全息发展评价 形成练习 5．理想平行板电容器充电后与电源断开，能使两板间电势差增 大的方法是：（ ）

A．在两板间插入玻璃板 B．使两板靠近些 C．保持两板的间距不变，使两板错开些 D．使两板分开些 6．在图所示的实验装置中，平行板电容器的极板A

与一灵敏静电计相接，极板B接地，若极板B稍向上移动一点，由静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是：（ ） A．两极板的电压不变，极板上的电荷量变小 B．两极板的电压不变，极板上的电荷量变大 C．极板上的电荷量几乎不变，两板间的电压变小 D．极板上的电荷量几乎不变，两板间的电压变大

7．一个极板为圆形的平行板电容器，圆板的半径为3cm，两板相距为2mm，中间充以介

电常数为2的电介质，这个电容器的电容C＝ F。

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8．有一个电容器，电容是1.5×10-4μF，两板带有的电荷量分别为6×10-Ｃ和－6×10-Ｃ，如果两板间的距离为１mm，电容器两板间的电场强度是多大？

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