第5节 科学探究：电容器

第5节科学探究：电容器核

心

素

养

物理观念科学思维科学探究

科学态度与责任

1.知道电容器的概

念，认识常见电容器。

2.理解电容的概念及

定义方法。

3.知道平行板电容器

的电容，并了解影响

电容器电容大小的因

素。

1.应用电容的定

义式进行简单的

计算，体会比值

定义的方法。

2.知道改变平行

板电容器电容大

小的方法。

观察电容器

的充、放电现

象

探究影响平

行板电容器

电容大小的

因素。

体会电容器在实

际生活中的广泛

应用，培养探究

新事物的兴趣。

知识点一观察电容器的充、放电现象

[观图助学]

平行板电容器的充电与放电示意图

1.电容器：能储存电荷的电学元件称为电容器。两块彼此绝缘的平行金属板可组成最简单的电容器，即平行板电容器。

2.电容器的充电、放电

(1)充电：把电容器的两极板分别与电池组的两极相连，两极板上分别带上等量的异号电荷的过程。

(2)放电：充电后的电容器两极板通过电流计接通，电路中会形成瞬时电流而发生放电，使两极板的电荷中和而不再带电。

[思考判断]

(1)两个靠近的导体一定能构成一个电容器。(×)

(2)电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和。(×)

(3)电容器充电过程是将其他形式的能转化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。(√)

知识点二电容器的电容

1.电容

(1)定义：电容器的电荷量Q与两极板间的电压之比。

(2)公式：C＝Q

U。

(3)单位：在国际单位制中，电容的单位是法拉，简称法，符号F。

1 F＝1 C/V，常用单位还有微法和皮法。换算关系1 F＝106μF＝101

2 pF。

(4)物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。

2.平行板电容器

(1)结构：由两块彼此绝缘、互相靠近的平行金属板组成，是最简单的，也是最基本的电容器。

(2)决定因素：平行板电容器的电容与两平行极板正对面积S成正比，与电介质的相对介电常数εr成正比，与极板间距离d成反比。

(3)表达式：C＝

εr S

4πkd。式中k为静电力常量。

[思考判断]

(1)电容器的电容与电容器所带电荷量成反比。(×)

(2)公式C＝

εr S

4πkd

可用来计算任何电容器的电容。(×)

(3)将电介质插入平行板电容器时，电容器的电容将变小。(×)

(4)无论电容器的电压如何变化(小于击穿电压且不为零), 它所带的电荷量与电压的比值都恒定不变。(√)

(5)电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，其大小与加在两板间的电

压无关。(√)

(6)若电容器不带电，则电容C为零。(×)

知识点三常见电容器及其应用

1.电容器的分类

(1)按照导体极板间所用的电介质分类：空气电容器、云母电容器、纸质电容器、陶瓷电容器、涤纶电容器、电解电容器等。

(2)按电容器的电容是否可变分类：可变电容器和固定电容器等。

2.额定电压和击穿电压

(1)额定电压：电容器安全工作时电压的上限。它比击穿电压要低。

(2)击穿电压：是电容器的极限电压，超过这个电压，电容器内的电介质将被击穿，电容器将被损坏。

3.应用

利用电容器可以测量水位，驻极体话筒也是利用电容器的原理制造的。

1.电容器的充、放电是电容器的基本工作方式。

2.电容器的充、放电过程非常短暂，瞬间完成。即充、放电电流是短暂的。

3.电容器的充电电流与放电电流的方向相反。

4.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源的电压相等。

5.电容器放电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器不再带有电荷，电容器两极板间电压为零。

电容器的带电荷量是指一个极板所带的电荷量的绝对值。

不同容器，使其中的水位升高1 cm，所需的水量是不同的。

利用类比法形成电容的概念

(1)电荷量Q类比于水的体积V，电势差U类比于水的深度H。对于同一电容，U 越大，Q越大，对于同一柱形水容器，H越大，V越大；

(2)对于给定柱形水容器，V与H的比值为常量，对于给定的电容器，Q与U的比值为常量。

电容两个公式比较

公式C＝

Q

U＝

ΔQ

ΔU C＝

r

S

4πkd

特点定义式(计算式)决定式(平行板电容器)

意义对某电容器Q∝U，反映了电容器容

纳电荷的本领大小

对平行板电容器，C∝r，C∝S，

C∝

1

d，反映了影响电容大小的因素

在电路图中的符号为“”

)

核心要点观察电容器的充、放电现象

[要点归纳]

1.电容器充、放电特点

(1)充电过程是将电能储存在电容器中的过程。

充电过程特点(如图乙所示)

①充电电流方向为从电源的正极流出的电流的方向。

②电容器所带电荷量增加。

③电容器两极板间电压升高。

④电容器中电场强度增大。

⑤充电过程中电容器从电源获取的能量为电能。

(2)放电过程是将储存的电场能转化为其他形式能量的过程。

放电过程特点(如图丁所示)

①放电电流方向是从正极板流出的电流的方向。

②电容器两极板上电荷量减少。

③电容器两极板间电压降低。

④电容器中电场强度减小。

⑤电容器的电场能转化成其他形式的能量。