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第一章 第8节 电容器的电容


(2)击穿电压:电介质被击穿时加在电容器两极板上的最小
电压,若电压超过这一限度,则电容器就会被损坏.
【例 3】一个平行板电容器,使它每板电荷量从 Q1=3×10
-5
C 增加到 Q2=3.6×10-5 C 时,两板间的电势差从 U1=10 V
增加到 U2=12 V,求这个电容器的电容多大?如要使两极板电
)
A 板向 B 板靠近,则θ增大 B.保持开关 S 闭合,带正电的 A 板向 B 板靠近,则θ不变
电解 电容器、陶 (2)按电介质分类:聚苯乙烯电容器、_______
瓷电容器等.
5.(双选)一个空气平行板电容器,极板间距离为 d,正对
面积为 S,充以电荷量 Q 后,两极板间电压为 U,为使电容器
的电容加倍,可采用的办法是( CD )
U A.将电压变为 2
B.将带电荷量变为 2Q C.将极板正对面积变为 2S
图 1-8-4
思路点拨:带电液滴静止时,所受的静电力和重力平衡, 液滴带负电,由于液滴所受重力不变,液滴运动状态随静电力 的变化而变化,由于 F=qE,因此只要分析出场强 E 的变化情 况即可.
U U E 解:S 闭合时,U 不变,d↑,E↓,即 E′= = = 2 , d′ 2d 1 1 g 合外力 F=mg- qE= mg=ma,所以 a= ,方向向下.液滴 2 2 2 g 将向下做初速度为零,加速度为 的匀加速直线运动.S 断开, 2 Q 电容器的电荷量保持不变,当 d′=2d 时,由公式 E∝ 可知, εS E 不变,E′=E,因此,液滴受力情况不变,仍处于静止状态.
注意:当电容器充电结束后,电容器所在电路中无电流,
电容器两极板间电压与充电电压相等.
图 1-8-2
图 1-8-3
(2)放电过程的特点(如图 1-8-3 所示). ①放电电流:电流方向是从正极板流出,电流由大到小. ②电容器上电荷量减少. ③电容器两极板间电压降低. ④电容器中电场强度减弱.
⑤电容器的电场能转化成其他形式的能.
εS 4πkd (4)结论:平行板电容器电容的决定式 C=________.
1.平行板电容器的电容
(1)影响因素:平行板电容器的电容与正对面积成正比,与
介质的介电常数成正比,与两板间的距离反比.
εS (2)决定式:C= ,k 为静电力常量. 4πkd
2.电容器的额定电压和击穿电压 (1)额定电压:电容器能够长期正常工作时的电压.
势差从 U1=10 V 降到 U2′=6 V,则每板需减少多少电荷量? Q 思路点拨:由电容器的电容定义式 C= 可知 Q=CU.当电 U
荷量为 Q1 时,Q1=CU1;当电荷量为 Q2 时,Q2=CU2,显然 Q2-Q1 Q2-Q1=C(U2-U1),即 C= ,用此公式计算,可先后求 U2-U1 出电容 C 和改变的电荷量.
法拉 ,简称________ 法 ③电容的国际制单位是________ ,符号
F 微法 、________ 皮法 ,三者关系是 ________ ,此外还有________ 1 F=106 μF=1012 pF ____________________________________ . 容纳 电荷本领的物理量,在 ④物理意义:表征电容器________ 1V 数值上等于使电容器两板间的电压为________ 时电容器需要带 无关 的电荷量,与电容器是否带电________ 无关 ,与 Q、U________.
注意:放电的过程实际上就是电容器极板正、负电荷中和 的过程,当放电结束时,电路中无电流.
3.对电容器和电容的几点理解 (1)电容器是一种仪器,而电容是一个物理量,它表征了电 容器容纳电荷的本领. (2)电容器的电荷量是一个极板上电荷量的绝对值.
(3)电容 C 是用比值定义法定义的,本章学过的电场强度 E、
(2)电容器的工作基础. 带上电荷 的过程称为充电, ①充电:使电容器的极板____________
充电后两极板带等量异种电荷. 不带电荷 的过程叫做放电. ②放电:使充电后的电容器____________
(3)电容. ①定义:电容器所带电荷量 Q 与电容器的两极板间的电势 比值 ,叫做电容器的电容. 差 U 的________ Q ②定义式:C=________. U
3.方法:找不变量与变化量之间的公式来决定要比较的量 的变化关系.如下表:
【例 4】 如图 1-8-4 所示,一平行板电容器跟一电源相 接,当开关 S 闭合时,平行板电容器极板 A、B 间的一带电液 滴恰好静止.若将两板间距离增大为原来的两倍,那么液滴的 运动状态如何变化?若先将 S 断开,再将两板间距离增大为原 来的两倍,液滴的运动状态又将如何变化?
Q 电势 φ,都是用比值法定义的.电容 C= ,但不能说电容 C 与 U
Q 成正比、与 U 成反比,电容 C 由电容器本身的性质决定,与 Q、U 的大小无关.
【例 1】下列关于电容器的叙述中错误的是( 才称为电容器
)
A.电容器是储存电荷和电能的容器,只有带电的电容器 B.任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体,都能组成电
-4
C.
电容器的电容是由其本身决定的,与是否带电无关,所以 电容器放掉全部电荷后,电容仍然是 150 μF.
答案:150
4.5×10-4 150
平行板电容器动态分析的方法 1.两种情况 (Байду номын сангаас)保持两极板与电源相连,则电容器两极板间电压不变. (2)充电后断开电源,则电容器的电量不变.
Q εS 2.三个公式: ①C= ;②U=Ed;③C= . U 4πkd
图 1-8-1
讨论: 彼此绝缘 (1)电容器:任何两个________________ 而又相互靠近的 导体 _____________ ,都可以构成一个电容器.电容器带电时, 一个极板所带电荷量的绝对值 ___________________________________________ 即为电容器 所带的电荷量.
答案:D
【触类旁通】 1.(双选)关于电容器及它的充放电,下列说法正确的是 ( ) A.电容器是一个阻值很大的电阻器 B.把电容器接在直流电路中可以导电 C.把电容器接在直流电路中是不导电的 D.把电容器接在电路中,两端有电压,电容器两极板就 带电
解析:由电容器的定义可知,电容器的两极板彼此绝缘, 在直流电路里是不导电的,与电阻器有本质的区别,故选项 A、 B 错误,选项 C 正确;当电容器接在电路中时,电容器的两端 就产生了电压,这样就会使电容器的两极板带电,故选项 D 正 确. 答案:CD
8
电容器的电容
彼此绝缘 而又相互靠近的_______ 导体 , 1.电容器:任何两个___________ 电极 .电容 都可看成一个电容器,这两个导体称为电容器的______ 电荷 . 器可以容纳________ 2.电容:电容器所带电荷量 Q 与电容器两极板间的电势 Q 比值 叫电容器的电容.定义式为 C=________. 差 U 的________ U
2.电容的大小取决于( C )
A.电容器的带电量 B.电容器两极板间的电势差 C.电容器本身的构造 D.构成电容器的金属材料的性质
知识点 2
决定电容的因素
探究影响平行板电容器电容的因素 (1)保持极板所带电荷量 Q 和极板的间距 d 不变,改变平行 极板的正对面积 S, 观察静电计的偏角的变化,得出电容与两极 S 板正对面积 S 的关系:C∝________.
荷量是________C,若电容器极板上的电荷量全部放掉,电容 器的电容是________μF.
解析:电容器两极板间电势差的变化量为
1 2 ΔU= 1- U= ×3 V=2 V 3 3
3×10 ΔQ 由 C= 可得 C= ΔU 2

-4
F=1.5×10-4 F=150 μF.
设电容器原来所带的电荷量为 Q,则 Q=CU=1.5×10 4×3 C=4.5×10
3.平行板电容器的电容:电容 C 与平行板间电介质的介
正比 ,与极板间距离d成 电常数ε 、正对面积S成 _________
εS 4πkd _________ 反比 ,决定式 C=________.
4.电容器的分类 固定 电容器和______ 可变 电容器. (1)按电容是否可变分类:______
两极板间电势差降为 6 V 时,每板应减少的电荷量为 ΔQ′=C·ΔU′=3×10-6×(10-6) C=1.2×10-5 C.
【触类旁通】 3.有一充电的平行板电容器,两板间电压为 3 V,现设法 使它的电荷量减少 3×10-4 C,导致电容器两极板间的电压降到
1 原来的 ,此电容器的电容等于_____μF,电容器原来所带的电 3
容器,而且跟这两个导体是否带电无关
C.电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的绝对 值 D.电容器充电过程是将其他形式的能转变成电容器的电 能并储存起来;电容器放电过程是将电容器储存的电能转化为 其他形式的能
解析:并不是只有带电时的电容器才称为电容器,A 错, B 对.每个极板所带电荷量的绝对值称为电容器的带电荷量, C 对.电容器充电的过程中其他形式的能转化为电能,放电过 程中电能转化为其他形式的能,D 对. 答案:A
解:电荷量的增加量和电势差的增加量分别为 ΔQ=Q2-Q1=3.6×10-5 C-3×10-5 C=6×10-6 C ΔU=U2-U1=12 V-10 V=2 V 根据电容的定义,它等于每增加 1 V 电势差所需增加的电 荷量,即
-6 ΔQ 6×10 C= = F=3×10-6 F=3 μF 2 ΔU
(2)保持极板所带电荷量 Q 和两极板正对面积 S 不变,改变
极板间的距离 d,观察静电计的偏角的变化,得出电容与极板 1 间距离 d 的关系:C∝________. d
(3)保持两极板正对面积 S 和极板的间距 d 不变,在平行板 电容器内插入电介质, 观察静电计的偏角的变化,得出电容与
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