4.電容器的電容必備知識(shí)自我檢測一、電容器1.基本構(gòu)造:任何兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體,都可以看成一個(gè)電容器。2.充電、放電:使電容器兩個(gè)極板分別帶上等量的異種電荷,這個(gè)過程叫充電。使電容器兩極板上的電荷中和,電容器不再帶電,這個(gè)過程叫放電。3.從能量的角度區(qū)分充電與放電:充電是從電源獲得能量儲(chǔ)存在電容器中,放電是把電容器中的電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。4.電容器的電荷量:其中一個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值。必備知識(shí)自我檢測二、電容1.定義:電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板之間的電勢(shì)差U的比值,叫作電容器的電容,用C來表示。3.物理意義:電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量,數(shù)值上等于使兩極間的電勢(shì)差為1V時(shí),電容器需要帶的電荷量。

4.單位:法拉,簡稱法,用F表示。常用單位還有:pF、μF,單位間的關(guān)系是:1pF=10-6

μF=10-12F。必備知識(shí)自我檢測三、平行板電容器的電容1.公式:C=

,其中εr是電介質(zhì)的介電常數(shù),S是兩極板的正對(duì)面積,k是靜電力常量,d是兩極板的距離。2.決定因素:平行板電容器的電容與兩板正對(duì)面積成正比,與兩板間的距離成反比,與兩板間電介質(zhì)的介電常數(shù)成正比。四、常用電容器1.類別:從構(gòu)造上看,電容器可分為兩類,即可變電容器和固定電容器。2.固定電容器:電容不變的電容器,如聚苯乙烯電容器、陶瓷電容器、電解電容器等。3.可變電容器:可變電容器由定片和動(dòng)片組成,轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)片,使兩極板的正對(duì)面積發(fā)生變化,電容就隨著改變。必備知識(shí)自我檢測1.正誤判斷。(1)電容器是儲(chǔ)存電荷和電能的容器,只有帶電的容器才稱為電容器。

(

)解析:電容器是任何兩個(gè)彼此絕緣而又相互靠近的導(dǎo)體組成的能夠儲(chǔ)存電荷和電能的裝置,與導(dǎo)體是否帶電無關(guān)。答案:×(2)其他條件不變時(shí),平行板電容器的電容隨極板正對(duì)面積的增大而增大。

(

)解析:平行板電容器的電容跟極板的正對(duì)面積S成正比。答案:√(3)其他條件不變時(shí),平行板電容器的電容隨極板間距離的增大而增大。

(

)解析:平行板電容器的電容跟極板間的距離d成反比。答案:×必備知識(shí)自我檢測2.某一個(gè)電容器的規(guī)格是“10μF

50V”,則(

)A.這個(gè)電容器加上50V電壓時(shí),電容才是10μFB.這個(gè)電容器的最大電容是10μF,帶電荷量較少時(shí),電容小于10μFC.這個(gè)電容器上加的電壓不能低于50VD.這個(gè)電容器的電容總等于10μF答案:D必備知識(shí)自我檢測3.關(guān)于電容器和電容,下列說法中正確的是(

)A.由C=可知,電容器帶電荷量越大,它的電容就越大B.對(duì)一固定的電容器,它的帶電荷量跟它兩極板間所加電壓的比值保持不變C.電容器的帶電荷量Q為兩極板所帶電荷量的總和D.對(duì)于平行板電容器,當(dāng)增大兩板間的距離時(shí),其電容變大解析:C與Q、U無關(guān),故A錯(cuò),B對(duì);電容器所帶電荷量Q是一個(gè)極板的電量,C錯(cuò);平行板電容器的電容C∝

,d增大時(shí),C減小,D錯(cuò)。答案:B探究一探究二探究三隨堂檢測

電容器及電容器的充、放電

情景導(dǎo)引實(shí)驗(yàn)

觀察電容器的充、放電現(xiàn)象把直流電源、電阻、電容器、電流表、電壓表以及單刀雙擲開關(guān)組裝成實(shí)驗(yàn)電路。(1)把開關(guān)S接1,此時(shí)電源給電容器充電。在充電過程中,電壓表和電流表的示數(shù)如何變化?說明了什么問題?(2)把開關(guān)S接2,電容器對(duì)電阻R放電。在放電過程中,電壓表和電流表示數(shù)如何變化?說明了什么問題?探究一探究二探究三隨堂檢測要點(diǎn)提示:(1)電壓表示數(shù)迅速增大,隨后逐漸穩(wěn)定在某一數(shù)值,電流表示數(shù)逐漸減小至0,說明電容器兩極板具有一定的電勢(shì)差。充電完畢時(shí)電容器兩極板帶有一定的等量異種電荷,即使斷開電源,兩極板上的電荷仍然被保存在電容器中。(2)電壓表示數(shù)和電流表示數(shù)都逐漸減小,說明放電電流由電容器的正極板經(jīng)過電阻R流向電容器的負(fù)極板,正負(fù)電荷中和。此時(shí)兩極板所帶的電荷量減小,電勢(shì)差減小,放電電流也減小,最后兩極板電勢(shì)差以及放電電流都等于0。探究一探究二探究三隨堂檢測知識(shí)歸納電容器充、放電過程的特點(diǎn)1.充電過程的特點(diǎn)(1)充電電流從電容器正極板流入,從電容器負(fù)極板流出,如圖甲。(2)充電時(shí)電容器所帶電荷量增加,極板間電壓升高,極板間電場強(qiáng)度增大。(3)電容器充電結(jié)束后,電容器所在電路中無電流,電容器兩極板間電壓與充電電壓相等。(4)充電過程中,其他能轉(zhuǎn)化為電容器中的電場能。探究一探究二探究三隨堂檢測2.放電過程的特點(diǎn)(1)放電電流從電容器正極板流出,從電容器負(fù)極板流入,如圖乙。(2)放電時(shí)電容器所帶電荷量減少,極板間電壓降低,極板間電場強(qiáng)度減弱。(3)電容器放電結(jié)束后,電容器所在電路中無電流,電容器不再帶有電荷,電容器兩極板間電壓為零。(4)放電過程中,電場能轉(zhuǎn)化為其他能。探究一探究二探究三隨堂檢測實(shí)例引導(dǎo)例1(多選)關(guān)于電容器的充、放電過程,下列說法中正確的是(

)A.充、放電過程中外電路有變化電流B.充、放電過程中外電路有恒定電流C.充電過程中電源提供的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.放電過程中電容器中的電場能逐漸減小解析:電容器充、放電過程中,外電路中有短暫的變化電流,且電流是逐漸減小的,選項(xiàng)A對(duì),B錯(cuò);充電過程中電源提供的電能有一部分儲(chǔ)存到電容器兩板間的電場中,選項(xiàng)C錯(cuò);放電過程中,隨著電容器兩板間所帶的電荷量逐漸減小,電場強(qiáng)度也逐漸減小,電場能也逐漸減小,選項(xiàng)D對(duì)。答案:AD探究一探究二探究三隨堂檢測電容情景導(dǎo)引當(dāng)電容器的電荷量增加時(shí),電容器兩極板間的電勢(shì)差如何變化?電荷量Q和板間電勢(shì)差U的比值是否發(fā)生變化?要點(diǎn)提示:增大

不變探究一探究二探究三隨堂檢測知識(shí)歸納1.電容由電容器本身的構(gòu)造決定2.通過Q-U圖像理解電容如圖所示,Q-U圖像是一條過原點(diǎn)的直線,其中Q為一個(gè)極板上所帶電荷量的絕對(duì)值,U為兩板間的電勢(shì)差,直線的斜率表示電容大小。因而電容器的電容也可以表示為

C=

,即電容的大小在數(shù)值上等于兩極板間的電壓增大(或減小)1V所增加(或減少)的電荷量。探究一探究二探究三隨堂檢測4.電容器電容的另一種定義式

電容器在充、放電的過程中,電容器所帶的電荷量發(fā)生變化,同探究一探究二探究三隨堂檢測實(shí)例引導(dǎo)

A.電容器充電電荷量越多,電容增加越大B.電容器的電容跟它兩極板間所加電壓成反比C.電容器的電容越大,所帶電荷量就越多D.對(duì)于確定的電容器,它所充的電荷量跟它兩極板間所加電壓的比值保持不變解析:電容是描述電容器儲(chǔ)存電荷特性的物理量,一旦電容器確定了,電容C便不再變化。C=

是定義式,不是決定式,無論帶電荷量Q和電壓U如何變化,其比值始終不變。答案:D探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法

C=

為比值定義法。C的大小與Q、U無關(guān),只跟電容器本身有關(guān),當(dāng)Q=0時(shí),U=0,而C并不為零。探究一探究二探究三隨堂檢測變式訓(xùn)練1(多選)下列關(guān)于電容的說法正確的是

(

)A.電容是反映電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量B.電容器A的電容比B的大,說明A的帶電荷量比B多C.電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢(shì)差為1V時(shí)電容器需要帶的電荷量D.由公式C=

知,若電容器兩極板間電壓為10V,極板帶電荷量為2×10-5C,則電容器電容大小為5×105F解析:電容反映電容器容納電荷本領(lǐng)的大小,A對(duì);電容器A的電容比B的大,只能說明電容器A容納電荷的本領(lǐng)比B強(qiáng),與帶電荷量多少無關(guān),B錯(cuò);根據(jù)電容的定義式可知C對(duì);電壓為10

V,電荷量為2×10-5

C時(shí),電容C=

=2×10-6

F,D錯(cuò)。答案:AC探究一探究二探究三隨堂檢測平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析

情景導(dǎo)引平行板電容器由兩塊平行放置的金屬板組成。利用平行板電容器進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):(1)如圖所示,保持Q和d不變,增大(或減小)兩極板的正對(duì)面積S,觀察電勢(shì)差U(靜電計(jì)指針偏角)的變化,依據(jù)C=

,分析電容C的變化。探究一探究二探究三隨堂檢測(2)如圖所示,保持Q和S不變,增大(或減小)兩極板間的距離d,觀察電勢(shì)差U(靜電計(jì)指針偏角)的變化,依據(jù)C=

,分析電容C的變化。(3)如圖所示,保持Q、S、d不變,插入電介質(zhì),觀察電勢(shì)差U(靜電計(jì)指針偏角)的變化,依據(jù)C=

,分析電容C的變化。探究一探究二探究三隨堂檢測要點(diǎn)提示:(1)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:S增大,電勢(shì)差U減小,電容C增大。(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:d增大,電勢(shì)差U增大,電容C減小。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:插入電介質(zhì),電勢(shì)差U減小,電容C增大。探究一探究二探究三隨堂檢測知識(shí)歸納電容器的動(dòng)態(tài)分析(1)兩類情況:①平行板電容器兩極板始終與電源兩極相連(此時(shí)板間電壓U保持不變);②電容器充電后與電源斷開(此時(shí)電荷量Q保持不變)。(2)分析思路:探究一探究二探究三隨堂檢測畫龍點(diǎn)睛

分析方法:抓住不變量,分析變化量。

探究一探究二探究三隨堂檢測實(shí)例引導(dǎo)例3(多選)如圖所示,電路中A、B為兩塊豎直放置的金屬板,C是一只靜電計(jì),開關(guān)S合上后,靜電計(jì)指針張開一個(gè)角度,下述做法可使靜電計(jì)指針張角增大的是

(

)A.使A、B兩板靠近一些B.使A、B兩板正對(duì)面積減小一些C.斷開S后,使B板向右平移一些D.斷開S后,使A、B正對(duì)面積減小一些探究一探究二探究三隨堂檢測解析:靜電計(jì)顯示的是A、B兩極板間的電壓,指針張角越大,表示兩板間的電壓越高。當(dāng)合上S后,A、B兩板與電源兩極相連,板間電壓等于電源電壓不變,靜電計(jì)指針張角不變;當(dāng)斷開S后,板間距離增大,正對(duì)面積減小,都將使A、B兩板間的電容變小,而電容器所帶的電荷量不變,由C=

可知,板間電壓U增大,從而靜電計(jì)指針張角增大,所以選項(xiàng)C、D正確。答案:CD探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法

電容器動(dòng)態(tài)分析的理論依據(jù)

探究一探究二探究三隨堂檢測變式訓(xùn)練2(多選)如圖所示,平行板電容器兩極板A、B與電池兩極相連,一帶正電小球懸掛在電容器內(nèi)部。閉合開關(guān)S,充電完畢后懸線偏離豎直方向夾角為θ,則(

)A.保持S閉合,將A板向B板靠近,則θ增大B.保持S閉合,將A板向B板靠近,則θ不變C.斷開S,將A板向B板靠近,則θ增大D.斷開S,將A板向B板靠近,則θ不變

解析:保持開關(guān)S閉合,電容器兩端間的電勢(shì)差不變,帶正電的A板向B板靠近,極板間距離減小,電場強(qiáng)度E增大,小球所受的靜電力變大,θ增大,故A正確,B錯(cuò)誤;斷開開關(guān)S,電容器所帶的電荷量不變,

知d變化,E不變,靜電力不變,θ不變,故C錯(cuò)誤,D正確。答案:AD探究一探究二探究三隨堂檢測1.某電容器上標(biāo)有“25μF

450V”字樣,下列對(duì)該電容器的說法正確的是(

)A.要使該電容器兩極板之間電壓增加1V,所需電荷量為2.5×10-5CB.要使該電容器帶電荷量為1C,兩極板之間需加電壓2.5×10-5VC.該電容器能夠容納的電荷量最多為2.5×10-5CD.該電容器能夠承受的最大電壓為450V答案:A

探究一探究二探究三隨堂檢測2.(多選)連接在電源兩極上的平行板電容器,當(dāng)兩極板間距離減小時(shí)(

)A.電容器的電容C變大B.電容器極板的帶電荷量變大C.電容器兩極板間的電勢(shì)差U變大D.電容器兩極板間的電場強(qiáng)度E變大答案:ABD

探究一探究二探究三隨堂檢測3.據(jù)國外某媒體報(bào)道,科學(xué)家發(fā)明了一種新型超級(jí)電容器,能讓手機(jī)幾分鐘內(nèi)充滿電。某同學(xué)假日登山途中用