人教版(2019)高一物理必修三10.4.电容器的电容学案

4.电容器的电容

[学习目标] 1.知道电容器和平行板电容器的概念，通过实验感知电容器的充、放电现象。(重点)2.理解电容的定义、公式、单位，并会应用定义式进行简单的计算。(重点)3.了解影响平行板电容器大小的因素及平行板电容器电容公式。(重点)4.认识常用的电容器。

一、电容器

1．电容器：由两个相互靠近又彼此绝缘的导体组成。

2．平行板电容器：由两个相互靠近又彼此绝缘的平行金属板组成。

3．电容器的充、放电现象

把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成实验电路。如图所示。

电容器的充放电

(1)充电：把开关S接1，电源给电容器充电，电容器两极所带电荷量逐渐增大，电流表示数减小，电压表示数增大，当电流表示数为0，电压表示数不变时，电容器充电结束。

(2)放电：把开关S接2，电容器对电阻R放电，电流表示数减小，电压表示数减小，当电流表示数为0，电压表示数为0时放电结束。

(3)电容器充、放电过程中能量的变化

①充电过程：电源的能量不断储存在电容器中。

②放电过程：电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。

二、电容

1．定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U之比。

2．定义式：C＝Q U。

3．物理意义：表征电容器储存电荷本领的特性。

4．单位：在国际单位制中，电容的单位是法拉(F)，另外还有微法(μF)和皮法(pF)，1 μF＝10－6 F,1 pF＝10－12 F。

5．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。

(2)击穿电压：电介质被击穿时在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，则电容器就会损坏。

6．平行板电容器

(1)电容的决定因素：电容C与两极板间的相对介电常数εr成正比，跟极板的正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比。

(2)电容的决定式：C＝

εr S

4πkd，εr为电介质的相对介电常数。当两极板间是真

空时，C＝

S

4πkd，式中k为静电力常量。

三、常用电容器

1．固定电容器

(1)定义：电容固定不变的电容器

(2)分类：聚苯乙烯电容器和电解电容器。

2．可变电容器：由两组铝片组成，固定的一组铝片叫作定片，可以转动的一组铝片叫作动片。转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容就随着改变。

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)任意两个彼此绝缘且又相互靠近的导体都可组成电容器。(√)

(2)使电容器带电的过程叫作充电。(√)

(3)平行板电容器充电后，两极板间的电场为匀强电场。(√)

(4)其他条件不变，只增大电容器极板的正对面积，则电容增大。(√)

(5)电容器极板间的距离越大电容越大。(×)

(6)电容的单位法拉是一个很小的单位。(×) 2．电容器是一种常用的电子元件，下列对电容器认识正确的是() A．电容器的电容表示其储存电荷的能力

B．电容器的电容与它所带的电荷量成正比

C．电容器的电容与它两极板间的电压成正比

D．电容的常用单位有μF和pF,1 μF＝103 pF

A[电容表示电容器储存电荷的能力，A正确；电容C＝Q

U是电容的定义式，

不是决定式，故C与Q、U无关，B、C错误；1 μF＝106 pF，D错误。] 3．(多选)有一个空气平行板电容器，极板间相距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()

A．将电压变为U 2

B．将带电荷量变为2Q

C．将极板间的距离变为d 2

D．两板间充满介电常数为2的电介质

CD[电容器的电容与电容器极板上的电荷量、电压无关，所以选项A、B

不正确；根据公式C＝εr S

4πkd，可以知道选项C、D正确。]

电容器的充电和放电

1

电路如图所示。

特点：

(1)有电流，电流方向为流入电容器正极板，电流由大到小。

(2)电容器所带电荷量增加。

(3)电容器两极板间电压升高。

(4)电容器两极板间电场强度增加。

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。

2．放电过程

电路如图所示。

特点：

(1)有电流，电流方向是从正极板流出，电流由大变小。

(2)电容器所带电荷量减少。

(3)电容器两极板间电压降低。

(4)电容器两极板间电场强度减弱。

当电容器放电结束后，电路中无电流。电容器的放电过程实际上是正、负电荷中和的过程。

【例1】如图所示，闭合开关，电源对电容器充电。充电结束后，断开开关，用绝缘手柄增大电容器两极板之间的距离，则下列说法正确的是()

A．充电过程中，有从A到B的电流通过电阻

B．充电过程中，有从B到A的电流通过电阻

C．断开开关后，电容器上极板带负电

D．断开开关后，电容器放电，极板上不再带电

思路点拨：(1)电容器充电，与电源正极相连的极板带正电。

(2)增大两极板间距，电容减小。

B[电源对电容器充电时，电路中有逆时针方向的电流，即有从B到A的电流通过电阻，使上、下极板分别带等量的正、负电荷。断开开关，电容器与电源断开，回路处在开路状态，所以电容器带电荷量不变，故电容器上极板仍带正电，因此B项正确。]