科學(xué)探究：電容器 高一下學(xué)期物理魯科版（2019）必修第三冊

第二章

電勢能與電勢差第5節(jié)科學(xué)探究：電容器1.知道電容器的概念，通過實驗感知電容器的充、放電現(xiàn)象。2.理解電容的定義、公式，并會應(yīng)用定義式進行簡單的計算。3.了解影響平行板電容器大小的因素及平行板電容器電容公式。4.認識常用的電容器，知道電容器在生活中的應(yīng)用。

水可以用容器儲存起來，電荷也可以用一個“容器”儲存起來。右圖中的元件就是這樣的“容器”——電容器。那么，它內(nèi)部的構(gòu)造是怎樣的？它是怎樣“裝進”和“倒出”電荷的呢？知識點一：觀察電容器的充、放電現(xiàn)象1.電容器：電路中具有儲存電荷功能的裝置叫做電容器。2.結(jié)構(gòu)：兩個彼此絕緣又相隔很近的導(dǎo)體。3.最簡單的電容器：兩塊彼此絕緣的平行金屬板。實驗：觀察電容器的充放電現(xiàn)象（1）了解電容器充放電過程中，兩極板間電壓和電流的變化。（2）判斷電容器在充電和放電過程中，兩極板儲存電荷量的變化。實驗原理：開關(guān)撥到位置“1”時，電源E對電容器充電；開關(guān)撥到位置“2”時，電容器放電。利用電流計觀察電路的電流大小和方向的變化，利用電壓表觀察電容器兩極板間電壓的變化。實驗?zāi)康模弘娙萜鞯某潆姵潆娺^程：電荷從電源兩極流出電流表暫時有示數(shù)電容器兩極板Q逐漸增多（充電中）電容器兩極板出現(xiàn)勻強電場E和電壓U，并逐漸增大）U、Q達到最大值時，電流消失，充電完畢！電容器的放電放電過程：電荷從電容器極板流出電流表暫時有示數(shù)電容器兩極板Q逐漸減少（放電中）勻強電場E和電壓表U減少至0，隨后放電完畢即Q變?yōu)?，電流消失電容器儲存的電勢能全部轉(zhuǎn)化為R的內(nèi)能知識點二：電容器的電容

＋＋＋＋＋＋＋＋－

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＋Q－Q容納電荷的本領(lǐng)，與水桶截面積S類比

電容由電容器本身的構(gòu)造決定：電容器的電容是反映電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，用比值

來定義，但它卻是由電容器自身的構(gòu)造決定的，與所帶電荷量Q和所加電壓U無關(guān)．即使電容器不帶電，其電容仍然存在，并且是一個確定的值電容器的電容由本身結(jié)構(gòu)決定，與Q、U無關(guān)。那么，電容大小具體是由什么決定的呢？可能有板間距離d、正對面積S、板間介質(zhì)的絕緣性能等。靜電計：靜電計本身是一個電容器。當指針所帶的電量越多時，指針的打開角度就會越大，指針與殼之間的電勢差也就越大。讓靜電計的金屬球與平行板電容器通過導(dǎo)線相連，當電荷停止運動后，靜電計球與殼間的電勢差就與平行板電容器兩極板間的電勢差相等。從靜電計指針的打開角度可以定性的知道平行板電容器兩端的電勢差變化。有機玻璃板++++++------改變d改變S改變電介質(zhì)

多媒體實驗室探究影響平行板電容器電容的因素方法：控制變量法說明：靜電計是在驗電器的基礎(chǔ)上制成的，用來測量導(dǎo)體間的電勢差，從指針的偏轉(zhuǎn)角度就可以知道兩個導(dǎo)體間的電勢差的大小。兩板間距離兩板正對面積介電常數(shù)真空εr=1靜電力常量決定電容大小的因素：平行板電容器的電容平行板電容器的動態(tài)分析

C＝C＝特點定義式?jīng)Q定式意義對某電容器Q∝U，但

＝C不變，反映電容器容納電荷的本領(lǐng)反映了影響電容大小的因素適用范圍任何電容器平行板電容器

例題：如圖所示，一平行電容板的兩端與電壓為U的恒壓電源相連。極板上帶電荷量為。若只將兩極板間的距離增大為原來的2倍，求電容器極板上的電荷量。

又由于=CU

知識點三：常用電容器及其應(yīng)用1.固定電容器（1）聚苯乙烯電容器：以聚苯乙烯薄膜為電介質(zhì)，兩層鋁箔為極板。（2）電解電容器：用鋁箔做一個極板，以鋁箔上很薄的一層氧化膜為電介質(zhì)，用浸過電解液的紙做另一個極板。有“+”、“-”極之分，不能接反，不能接交流電。＋符號：2.可變電容器：兩極由兩組鋁片組成，固定的一組鋁片叫做定片；可以轉(zhuǎn)動的一組鋁片叫做動片。轉(zhuǎn)動動片，使兩組鋁片的正對面積發(fā)生變化，電容相應(yīng)變化?？勺冸娙萜靼雌涫褂玫慕橘|(zhì)材料可分為空氣介質(zhì)可變電容器和固體介質(zhì)可變電容器。3.超級電容器：

超級電容器是指介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的一種新型儲能裝置，它既具有電容器快速充放電的特性，同時又具有電池的儲能特性。4.擊穿電壓和額定電壓：

加在電容器兩極板上的電壓不能超過某一個限度，超過這個限度，電介質(zhì)將被擊穿，這個電壓稱為擊穿電壓。

電容器正常工作時兩極板上的最大電壓，稱為額定電壓。額定電壓比擊穿電壓低外殼上標的電壓是額定電壓利用電容器可監(jiān)測水位的變化。電容器的兩塊平行金屬板表面已進行絕緣處理，當水位升高時平行板電容器的電容增大，當水位降低時電容減小，根據(jù)電容的變化即可測出水位的變化。5.電容器的應(yīng)用：1.（多選）對于給定的電容器，在描述電容C、帶電量Q、電勢差U之間的關(guān)系中（電容器未擊穿），正確的是(

)A.

B. C.

D.BC

A.電容器原來的帶電荷量為9×10-4

CB.電容器原來的帶電荷量為4.5×10-4

CC.電容器原來的電壓為1VD.電容器的電容不變BD3.研究與平行板電容器電容有關(guān)因素的實驗裝置如圖所示。下列說法正確的是（）A．實驗前，用絲綢摩擦過的玻璃棒與電容器

a板接觸，可使電容器a板帶正電B．實驗中，只將電容器b板向上平移，靜電計指針的張角變小C．實驗中，只在極板間插入有機玻璃板，靜電計指針的張角變大D．實驗中，只增加極板帶電量，靜電計指針的張角變大，表明電容增大A4.隨著生活水平的提高，電子秤已經(jīng)成為日常生活中不可或缺的一部分，電子秤的種類也有很多，如圖所示是用平行板電容器制成的廚