课堂案例：从理论上研究影响平行板电容器电容的因素(节选)

课堂案例：从理论上研究影响平行板电容器电容的因素（节选）
作者：欧帮祝
来源：《中学物理·高中》2013年第07期
1 研究平行板电容器的电容与两板间正对面积的关系
老师：已经充电的平行板电容器两板间的电场有什么特点？
学生：除边缘部分外，可以看做匀强电场。

电场线的密度应该是均匀的，间隔相等的平行线。

老师：电场线密度（即场强的大小）由什么决定的？
学生：应该由两板电荷分布的疏密（电荷面密度）决定。

老师：当两板的正对面积减小（仅让两板相互错开），如图1、图2所示（老师板画），电荷面密度如何变化？为什么？
学生：图2电荷面密度大，因为异种电荷相互吸引。

老师：比较图1、图2中电场线疏密，并说明理由。

学生：图2中电荷面密度大，电场线会密一些（老师板画，如图3、图4）。

老师：请同学们比较图3、图4两板间电场强度大小，比较图3、4两板间电势差大小。

学生：因为电场线的疏密描述了场强的大小，所以E3U3.
老师：请比较图3、图4电容的大小。

老师、学生总结一：平行板电容器的电容与两板的正对面积有关，正对面积越大电容越大。

2 研究平行板电容器的电容与两板间距离的关系
老师：现将图3两板间距离拉大（老师板画图5），请同学们思考，极板的电荷面密度有无变化？极板间电场线的疏密有无变化？
学生：电荷面密度、电场线疏密都不变。

（老师板画图6）
老师：两板间的电势差如何变化？
学生：由U=Ed知两板间的电势差增大。

老师：板间距增大后，电容器电容大小如何变化？
老师、学生总结二：平行板电容器的电容与两板的间距有关，间距越大电容越小。

老师介绍：理论分析表明，当平行板电容器的两极板间是真空时，电容器C与极板的正对面积S、极板距离d的关系为C=S4πkd，式中k为静电力常量。

3 研究平行板电容器的电容与两板间介质的关系
老师：前面学过了导体在电场中的静电感应和静电平衡，如果我们把绝缘介质放入电场中，介质将会有什么表现？
学生：绝缘介质中没有自由电荷，不会出现静电感应。

老师：绝缘介质由原子组成，原子中有带正电的核和带负电的电子，这些电荷不受电场力的作用？（老师板画匀强电场中的绝缘介质，如图7）
学生：介质原子中正、负电荷由于受电场力会分开但不分离。

（老师板画，如图8）
老师介绍：绝缘介质在电场中正负电荷中心分开的现象，叫做分子极化。

老师：插入介质后，平行板间电场强度如何变化？（老师启发，在图8中画虚线框）
学生：虚线框内电荷可认为相互抵消，靠近两极板的极化电荷会部分抵消电容器两板间的场强，所以，两板间场强减小。

老师：两板间的电势差又如何变化的呢？
学生：由U=Ed得，电势差将减小。

老师：插入介质后平行板电容器的电容如何变化？
4 总结影响平行板电容器的因素
老师、学生总结：影响平行板电容器电容因素（老师板书）
老师介绍：当两板间充满同一种介质时，电容变大为真空时的εr倍，即C=εrs4πkd，εr是一个常数，与电介质的性质有关，称为电介质的相对介电常数。