電容和電容器知識點精解

1、電容和電容器·知識點精解1電容的定義(1)電容器作用：電容器是電氣設(shè)備中常用的一種重要元件，可以用來容納電荷。構(gòu)成：兩金屬板間夾上一層絕緣物質(zhì) ( 電介質(zhì) ) 就是一個最簡單的電容器。兩個金屬板就是電容器的兩個電極。充電與放電：使電容器帶電叫充電；使充電后的電容器失去電荷叫放電。電容器所帶電量：電容器的一個極板上所帶電量的絕對值。擊穿電壓與額定電壓：加在電容器兩極上的電壓如果超過某一極限，電介質(zhì)將被擊穿從而損壞電容器，這個極限電壓叫擊穿電壓；電容器長期工作所能承受的電壓叫做額定電壓，它比擊穿電壓要低。(2)電容的定義電容器所帶電量與兩板間電勢差之比叫電容。定義式為單位：在國際單位制中

2、，電容單位是法(F) 。常用單位有：微法( F) 和皮法 (pF) 。它們的換算關(guān)系是1F=106uF=1012pF物理意義：表示電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量。2平行板電容器電容的決定因素平行板電容器的電容， 跟介電常量 成正比， 跟正對面積 S 成正比， 跟極板間的距離 d 成反比。用公式表達(dá)為下面表中為幾種電介質(zhì)的介電常量的值。3常用電容器常用的電容器可分為固定電容器和可變電容器。(1)固定電容器固定電容器的電容是固定不變的，常用的有紙質(zhì)電容器及電解電容器。紙質(zhì)電容器：在兩層錫箔或鉛箔中間夾以在石蠟中浸過的紙，一起卷成圓柱體而制成的電容器 ( 圖 1-49(a) 。電解電容器：這種電容器

3、是用鋁箔作陽極，用鋁箔上很薄的一層氧化膜作電介質(zhì)，用浸漬過電解液的紙作陰極制成的 ( 圖 1-49(b) 。由于氧化膜很薄，這種電容器的電容較大。電解電容器的極性是固定的，使用時正負(fù)極不能接錯，不能接交流電。(2)可變電容器特點：電容可以改變。構(gòu)成：由兩組鋁片組成( 圖 1-49(c)，固定的一組鋁片叫定片，可以轉(zhuǎn)動的一組鋁片叫動片。使用時可以轉(zhuǎn)動動片使兩組鋁片正對面積發(fā)生變化從而改變電容的大小。(3)電路中常用的幾種電容器的符號如圖1-49(d)所示?！纠?1】圖 1-50 中平行放置的金屬板A、B 組成一只平行板電容器。在不斷開電鍵K 時，使A 板向上平移拉開一些；使A 板向右平移錯開一些

4、；往A、B 間充入介電常量 1 的電介質(zhì)。試討論電容器兩板電勢差U、電量 Q、板間場強(qiáng) E 的變化情況。 若斷開電鍵K，情況又如何？【分析思路】 解決本題的關(guān)鍵在于明確電容器所涉及的不變量。不斷開電鍵時，意味著電容器兩板間的電壓 U 保持不變；斷開電鍵后，意味著電容器所帶電量是不變的。明確以上兩點，即可再根據(jù)電容的定義式及平行板電容器電容的決定因素來討論本題?！窘忸}】電鍵 K 不斷開時，電容器兩極板間電壓U 不變。小。由于Q=CU， U 不變，所以Q變小；平行板電客器內(nèi)部電場為身強(qiáng)兩板錯開意味著正對面積S 變小。由C S 可知 C 變小，由Q=CU電鍵 K 斷開后，意味著電容器所帶電量Q不變。

5、兩板錯開時S 變小，由C S 可知， C 變小，所以U 變大，而【例 2】如圖 1-51 所示，兩塊水平放置的平行金屬板M、N，相距為 d，組成一個電容為 C 的平行板電容器， M板接地， M板的正中央有一小孔 B。從 B 孔正上方 h 處的 A 點，由靜止一滴一滴地滴下質(zhì)量為 m、電量為q 的帶電油滴，油滴穿過B 孔后落到N 板，把全部電量傳給N 板，若不計空氣阻力及板外電場：問：(1) 第幾滴油滴將在 M、 N板間作勻速直線運動？ (2) 能達(dá)到 N 板的液滴不會超過多少滴？【分析思路】帶電油滴將所帶的電量傳給N 板，因靜電感應(yīng)使M板帶上等量異種電荷，這就使電容器帶電，M、N 板間存在勻強(qiáng)

6、電場。當(dāng)電場力等于重力時，油滴作勻速直線運動，此時油滴從A點落到 N 板時重力做的功等于克服電場力做的功。油滴至 N 板速度為零， 即為最后一滴落至N 板的油滴，其余以后落下的油滴來達(dá)N 板即反方向向上運動。【解題方法】靜電感應(yīng)原理、平行板電容器兩板間的電場為勻強(qiáng)電場、電容的定義式、受力平衡條件及動能定理?！窘忸}】(1) 設(shè)第 n 滴油滴將在兩板間作勻速直線運動。所以，當(dāng)?shù)趎 滴油滴作勻速直線運動下落時，兩板間的場強(qiáng)由平衡條件可知，此時有(2)設(shè)能到達(dá) N板的液滴不會超過 n滴，即第 n滴在兩板間作勻減速直線運動，到達(dá) N 板時的速度剛好為零。由動能定理得mg(h+d)-qU =0其中 U為第

7、 n油滴運動時兩板間的電壓，則由以上兩式聯(lián)立解得【例 3】 在靜電復(fù)印機(jī)里，常用圖 1-52 所示的電路來調(diào)節(jié) A、C 兩板間電場強(qiáng)度的大小，從而來控制復(fù)印件的顏色深淺。在操作時，首先對金屬平板 A、 B 組成的平行板電容器充電。該電容器的 B 板接地， A、B 間充有介電常量為 的電介質(zhì)，充電后兩板間的電勢差為 U。而后，斷開該充電電源，將連接金屬平板 C 和可調(diào)電源 的開關(guān) K閉合。這樣， A、 C兩板間的電場強(qiáng)度將隨可調(diào)電源 的電壓變化而得以調(diào)節(jié)。 已知 C 板與 A 板很近， 相互平行， 且各板面積相等。 A、B 板間距離為 d1，A、C板間的距離為 d2， A、 C板間的空氣介電常量

8、取為 1。試求：當(dāng)電源 的電壓為 U0 時， A、 C 兩板間某點 P 處的電場強(qiáng)度?！痉治鏊悸贰渴紫葘ζ叫薪饘侔錋、B 組成的電容器充電時，A 板帶上的電荷設(shè)為Q，則Q=C1U。開關(guān) K 閉合后等效電路如圖 1-53 所示，由于金屬板 B 和電源負(fù)極都接地，所以它們電勢均為零。設(shè)此時金屬板 A、B 間的電勢差為 U1，金屬板 A、 C 間的電勢差為 U2，則由于電源電壓為 U0，所以有U1+U2=U0?？梢?，開關(guān)K 閉合后，金屬板A、 B 間的電勢差將變小，故金屬板A、B 上的電荷將發(fā)生變化。孤立導(dǎo)體A 的電荷將重新分布，設(shè)其上表面帶負(fù)電荷為-Q2，下表面帶正電荷為+Q1，則有Q1+(-Q2

9、)=Q。于是金屬板B 上的電荷將由-Q 減少為-Q1，金屬板C 的電荷為+Q2。下面的任務(wù)就是用盡量多的已知量表示出Q2，則B 的電荷要減少， 孤立導(dǎo)體A 上的電荷尊重新分布，充電穩(wěn)定后， 孤立導(dǎo)體A 處于靜電平衡狀態(tài)，是等勢體，才能列出U1+U2=U 的關(guān)系式。當(dāng)然，熟練運用所學(xué)公式以及運算技巧也是解答該題的必0要條件。【解題方法】處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的性質(zhì)、電容的定義、勻【解題】 K 閉合后的等效電路如圖 1-53 所示。設(shè) A、B 板間的電容為 C1，電勢差為 U1。A、C板間的電容為 C2，電勢差為 U2。金屬板的面積為 S，則而各板表面上的電量分別為如圖所示1-53 的±