（一）課前閱讀：
1.(1)把電容器的兩個極板分別與電源兩極相連，對電容器進行充電，該過程中能量是如何轉(zhuǎn)化的？當(dāng)把電容器兩極相接，使電容器放電，該過程中能量是如何轉(zhuǎn)化的？
(2)當(dāng)電容器的帶電荷量增加時，電容器兩極板間的電勢差如何變化？帶電荷量Q和板間電勢差U的比值是否發(fā)生變化？
2.平行板電容器由兩塊平行放置的金屬板組成．利用平行板電容器進行如下實驗：
(1)如圖所示，保持Q和d不變，減小兩極板的正對面積S，觀察電勢差U(靜電計指針偏角)的變化，依據(jù)C＝eq \f(Q,U)，分析電容C的變化．
(2)如圖所示，保持Q和S不變，增大兩極板間的距離d，觀察電勢差U(靜電計指針偏角)的變化，依據(jù)C＝eq \f(Q,U)，分析電容C的變化．
(3)如圖所示，保持Q、S、d不變，插入電介質(zhì)，觀察電勢差U(靜電計指針偏角)的變化，依據(jù)C＝eq \f(Q,U)，分析電容C的變化．
（二）基礎(chǔ)梳理
一、電容器 電容
1．電容器的充、放電過程中，電路中有充電、放電電流，電路穩(wěn)定時，電路中沒有電流．
2．C＝eq \f(Q,U)是電容的定義式，由此也可得出：C＝eq \f(ΔQ,ΔU).
3．電容器的電容決定于電容器本身，與電容器的電荷量Q以及電勢差U均無關(guān)．
【典例精析】
例1．有一充電的平行板電容器，兩板間的電勢差為3 V，現(xiàn)使它的電荷量減少3×10－4 C，于是電容器兩板間的電勢差降為原來的eq \f(1,3)，則此電容器的電容是多大？電容器原來帶的電荷量是多少？若將電容器極板上的電荷全部放掉，電容器的電容是多大？

二、平行板電容器
1．靜電計實質(zhì)上也是一種驗電器，把驗電器的金屬球與一個導(dǎo)體連接，金屬外殼與另一個導(dǎo)體相連(或者金屬外殼與另一個導(dǎo)體同時接地)，從驗電器指針偏轉(zhuǎn)角度的大小可以推知兩個導(dǎo)體間電勢差的大?。?br>2．C＝eq \f(Q,U)與C＝eq \f(εrS,4πkd)的比較
(1)C＝eq \f(Q,U)是電容的定義式，對某一電容器來說，Q∝U但C＝eq \f(Q,U)不變，反映電容器容納電荷本領(lǐng)的大小；
(2)C＝eq \f(εrS,4πkd)是平行板電容器電容的決定式，C∝εr，C∝S，C∝eq \f(1,d)，反映了影響電容大小的因素．
3．平行板電容器動態(tài)問題的分析方法
抓住不變量，分析變化量，緊抓三個公式：
C＝eq \f(Q,U)、E＝eq \f(U,d)和C＝eq \f(εrS,4πkd)
4．平行板電容器的兩類典型問題
(1)開關(guān)S保持閉合，兩極板間的電勢差U恒定，Q＝CU＝eq \f(εrSU,4πkd)∝eq \f(εrS,d)，E＝eq \f(U,d)∝eq \f(1,d).
(2)充電后斷開S，電荷量Q恒定，U＝eq \f(Q,C)＝eq \f(4πkdQ,εrS)∝eq \f(d,εrS)，E＝eq \f(U,d)＝eq \f(4πkQ,εrS)∝eq \f(1,εrS).
例2．如圖所示，平行板電容器與一個恒壓直流電源連接，下極板通過A點接地，一帶正電小球被固定于P點，現(xiàn)將平行板電容器的下極板豎直向下移動一小段距離，則( )
A．平行板電容器的電容值將變大
B．靜電計指針張角變小
C．帶電小球的電勢能將減小
D．若先將下極板與A點之間的導(dǎo)線斷開，再將下極板向下移動一小段距離，則帶電小球所受靜電力不變

例3． (多選)兩塊大小、形狀完全相同的金屬平板平行放置，構(gòu)成一平行板電容器，與它相連接的電路如圖所示，閉合開關(guān)S，電源即給電容器充電．則( )
A．保持S閉合，減小兩極板間的距離，則兩極板間電場的電場強度減小
B．保持S閉合，在兩極板間插入一塊電介質(zhì)，則極板上的電荷量增大
C．?dāng)嚅_S，減小兩極板間的距離，則兩極板間的電勢差減小
D．?dāng)嚅_S，在兩極板間插入一塊電介質(zhì)，則兩極板間的電勢差增大

【規(guī)律方法】
分析電容器動態(tài)變化問題的思路
1．確定不變量，分析是電壓不變還是電荷量不變．
2．用決定式C＝eq \f(εrS,4πkd)分析平行板電容器電容的變化．
3．用定義式C＝eq \f(Q,U)分析電容器所帶電荷量或兩極板間電壓的變化．
4．用E＝eq \f(U,d)分析電容器兩極板間電場強度的變化．
1．對電容及其定義式的理解
(1)C＝ eq \f(Q,U) ，表示電容器的電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢差為1 V時電容器需要帶的電荷量。
(2)電容是反映電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，由電容器本身的性質(zhì)決定，與電容器是否帶電、所帶電荷量Q和兩極板間的電勢差U無關(guān)。
2．電容器電容的另一表達式
如圖所示，Q -U圖像是一條過原點的直線，其中Q為一個極板上所帶電荷量的絕對值，U為兩板間的電勢差，直線的斜率表示電容大小。因此C＝ eq \f(ΔQ,ΔU) ，即電容的大小在數(shù)值上等于兩極板間的電壓增加(或減小)1 V所增加(或減小)的電荷量。
3．平行板電容器的兩類動態(tài)問題
(1)電容器始終連接在電源兩端。
(2)電容器充電后斷開電源。
4．兩類動態(tài)問題中各物理量的關(guān)系
一、單選題
1．如圖所示，一電容的平行板電容器的兩端與電壓為20V的恒壓電源相連。則電容器兩極板所帶的電荷量為（ ）

A．B．
C．D．

2．可用如圖所示的電路對電容器進行充電。在對電容器充電的過程中，下列說法正確的是（ ）

A．電容器所帶的電荷量逐漸增大B．電容器所帶的電荷量保持不變
C．電容器的電容逐漸增大D．電容器兩極間的電壓逐漸減小

3．如圖兩塊相互靠近的平行金屬板組成的平行板電容器，極板N與靜電計相連，極板M與靜電計的外殼均接地，在兩板相距一定距離時，給電容器充電，靜電計指針張開一定角度，在下面的操作中將使靜電計指針張角變大的是（ ）

A．僅將M板向右平移B．僅將M板向上平移
C．僅在M、N之間插入一本書D．將極板N接地

4．如圖所示，已經(jīng)充電的平行板電容器兩極板分別與靜電計的金屬球和大地連接?，F(xiàn)將左邊的極板由實線位置向左緩慢移動到虛線位置，移動后下列說法正確的是（ ）

A．電容器電容變大
B．電容器所帶電荷量不變
C．靜電計指針偏角變小
D．兩極板間的電場強度變大

5．如圖所示，為實時監(jiān)控生產(chǎn)絕緣材料厚度的傳感器的結(jié)構(gòu)簡化圖，M、N為兩個固定的、水平正對放置的金屬板，分別與恒壓電源的正、負極相連，絕緣材料從兩金屬板間穿行的過程中，電流顯示器檢測的電流為I，則（ ）

A．I=0且恒定時，絕緣材料厚度均勻
B．I>0且恒定時，絕緣材料厚度均勻
C．I變大時，絕緣材料厚度一定增加
D．I由a流向b時，絕緣材料厚度增加

6．利用如圖所示的手機內(nèi)電容器傳感器可以測量手機（人）的運動情況，其中M極板是固定的，N極板兩端連接輕彈簧（接點絕緣）并且只能按圖中標識的“前后”方向運動，R為定值電阻，下列對傳感器描述正確的是（ ）
A．手機靜止時，電流表示數(shù)為零，電容器兩極板不帶電
B．手機由靜止突然向前加速時，電容器的電容減小
C．手機由靜止突然向前加速時，電流由a向b流過電流表
D．手機保持向前勻加速運動時，電阻R的發(fā)熱功率不變

7．如圖所示，單刀雙擲開關(guān)S原來跟“2”相接，從t=0開始，開關(guān)改接“1”，一段時間后，把開關(guān)改接“2”，則流過電路中P點的電流I和電容器兩極板的電勢差UAB隨時間變化的圖像可能正確的是（ ）
A．B．
C．D．

8．可變電容器是一種電容可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電容器，通過改變極極間相對的有效面積或極板間距離，它的電容就相應(yīng)地變化。通常在無線電接收電路中作調(diào)諧電容器用。如圖所示，水平放置的兩半圓形金屬極板由絕緣轉(zhuǎn)軸連接，下極板固定，上極板可以繞過圓心且垂直于半圓面的軸轉(zhuǎn)動，也可上下平移，起初兩極板邊緣對齊，上極板通過開關(guān)S與電源正極相連，下極板接地后與電源負極相連，初始時開關(guān)S閉合，極板間有一帶電粒子P恰好處于靜止狀態(tài)。忽略邊緣效應(yīng)，關(guān)于兩極板組成的電容器下列說法正確的是（ ）
A．保持開關(guān)S閉合，若只將上極板轉(zhuǎn)過30°，則電容器電容增大
B．保持開關(guān)S閉合，若只將上極板轉(zhuǎn)過30°，則電容器所帶電荷量不變
C．保持開關(guān)S閉合，若只將上極板轉(zhuǎn)過30°，則電容器兩極板連線中點處電勢變小
D．?dāng)嚅_開關(guān)S，只將板間距變?yōu)樵瓉淼亩?，則帶電粒子仍處于靜止狀態(tài)

二、多選題
9．甲圖為可變電容器，某同學(xué)用乙圖示電路研究可變電容器的充放電實驗。電容器原來不帶電，電壓表和電流表為理想直流電表。單刀雙擲開關(guān)先接1，穩(wěn)定后，緩慢減小電容器兩極板的正對面積。下列說法正確的是（ ）

A．緩慢減小電容器兩極板正對面積過程中，電阻R中電流向下
B．緩慢減小電容器兩極板正對面積過程中，電阻R中電流向上
C．若開關(guān)接1穩(wěn)定后斷開，在減小電容器兩極板正對面積過程中，電壓表示數(shù)增大
D．若開關(guān)接1穩(wěn)定后斷開，在減小電容器兩極板正對面積過程中，電壓表示數(shù)減小

10．如圖所示的電路中，閉合開關(guān)，待電路穩(wěn)定后，可看成質(zhì)點的帶電小球恰好靜止在平行板電容器之間的M點，其中二極管可視為理想二極管，下列說法正確的是（ ）
A．向右移動的滑片，小球向下移動
B．向右移動的滑片，小球的電勢能將減小
C．向下移動電容器的下極板，二極管右端電勢高于左端電勢
D．?dāng)嚅_S后，緊貼電容器的上極板附近插入金屬板，M點的電勢將升高

11．如圖所示，一水平放置的平行板電容器的下極板接地。一帶電油滴靜止于P點?，F(xiàn)將一與極板相同的不帶電的金屬板插入圖中虛線位置，則下列說法正確的是（ ）

A．油滴帶負電B．M、N兩極板間的電壓保持不變
C．P點的電勢減小D．油滴在P點的電勢能減小

12．平行板電容器的兩板A、B接于A、B電池兩極，一個帶正電小球懸掛在電容器內(nèi)部，閉合電鍵S，電容器充電穩(wěn)定后，懸線偏離豎直方向的夾角為，如圖所示，那么（ ）

A．保持電鍵S閉合，帶正電的A板向B板靠近，則不變
B．保持電鍵S閉合，帶正電的A板向B板靠近，則增大
C．電鍵S斷開，帶正電的A板向B板靠近，則不變
D．電鍵S斷開，帶正電的A板向B板靠近，則增大

13．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，只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸，能使電容器帶電
B．實驗中，只將電容器b板向上平移，靜電計指針的張角變大
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

14．如圖，平行板電容器充電后與電源斷開，正極板接地，為兩板間的一固定點。靜電計的金屬球與電容器的負極板連接，外殼接地。若保持電容器負極板不動，僅將正極板緩慢向左平移一小段距離，則（ ）
A．電容器的電容減小，靜電計指針的偏角增大
B．電容器的電容增大，靜電計指針的偏角減小
C．兩板間的電場強度不變，點的電勢降低
D．兩板間的電場強度減小，點的電勢升高

15．如圖為某一機器人上的電容式位移傳感器工作時的簡化模型圖，電介質(zhì)板長度等于電容器極板長度，開始時電介質(zhì)板有一半處于極板間，電容器兩極板帶等量異號電荷，當(dāng)被測物體在左右方向發(fā)生位移時（位移大小小于極板長的一半），電介質(zhì)板隨之在電容器兩極板之間移動。當(dāng)被測物體向左移動時（ ）
A．電容器的電壓增大B．電容器的電量變小
C．電容器的電容增大D．靜電計的指針張角變小

課程標準
學(xué)習(xí)目標
觀察常見電容器，了解電容器的電容，觀察電容器的充、放電現(xiàn)象。能舉例說明電容器的應(yīng)用。
1．知道什么是電容器及電容器的主要構(gòu)造..
2．理解電容的概念及其定義式. 會應(yīng)用平行板電容器的電容公式分析有關(guān)問題．
3．了解電容器充電和放電現(xiàn)象及能量轉(zhuǎn)換.
一、電容器 電容
一、電容器
1．基本構(gòu)造：任何兩個彼此 又相距很近的導(dǎo)體，都可以看成一個電容器．
2．充電、放電：使電容器兩個極板分別帶上 ，這個過程叫充電．使電容器兩極板上的電荷 ，電容器不再帶電，這個過程叫放電．
3．從能量的角度區(qū)分充電與放電：充電是從電源獲得能量儲存在電容器中，放電是把電容器中的 轉(zhuǎn)化為其他形式的能量．
4．電容器的電荷量：其中 極板所帶電荷量的絕對值．
二、電容
1．定義：電容器所帶 與電容器兩極板之間的 之比．
2．定義式：C＝eq \f(Q,U).
3．單位：電容的國際單位是 ，符號為F，常用的單位還有 和—— ，1 F＝ μF＝ pF.
4．物理意義：電容器的電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，在數(shù)值上等于使兩極板之間的電勢差為 時，電容器所帶的電荷量．
5．擊穿電壓與額定電壓
(1)擊穿電壓：電介質(zhì)不被 時加在電容器兩極板上的極限電壓，若電壓超過這一限度，電容器就會損壞．
(2)額定電壓：電容器外殼上標的工作電壓，也是電容器正常工作所能承受的最大電壓，額定電壓比擊穿電壓低．
【微探究】
電容器的充、放電現(xiàn)象
(1)實驗器材：直流電源、電阻、電容器、電流表、電壓表及單刀雙擲開關(guān)、導(dǎo)線。
(2)實驗電路
(3)充電過程：把開關(guān)S接1，電壓表示數(shù)逐漸 ，充電電流逐漸減小至0，此時電容器兩極板帶有一定的 異種電荷。
(4)放電過程：把開關(guān)S接2，電容器對電阻R放電，電容器兩極板所帶電荷量 ，電壓表和電流表示數(shù) ，最后兩極板間電勢差以及放電電流都等于0。
【即學(xué)即練】
1.判斷下列說法的正誤.
(1)電容器的電容跟它所帶電荷量成正比．( )
(2)對于確定的電容器，它所帶電荷量跟它兩極板間電壓的比值保持不變．( )
(3)將平行板電容器兩極板的間距加大，電容將增大．( )
(4)將平行板電容器兩極板平行錯開，使正對面積減小，電容將減?。? )
(5)在平行板電容器極板間插入電介質(zhì)，電容將增大．( )
二、平行板電容器
一、平行板電容器的電容
1．結(jié)構(gòu)：由兩個平行且彼此絕緣的金屬板構(gòu)成．
2．電容的決定因素：電容C與兩極板間電介質(zhì)的相對介電常數(shù)εr成 ，跟極板的正對面積S成 ，跟極板間的距離d成 ．
3．電容的決定式：C＝eq \f(εrS,4πkd)，εr為電介質(zhì)的相對介電常數(shù)，k為靜電力常量．當(dāng)兩極板間是真空時，C＝eq \f(S,4πkd).
二、常用電容器
1．分類：從構(gòu)造上看，可以分為固定電容器和可變電容器兩類．
2．固定電容器有： 電容器、 電容器等．
3．可變電容器由兩組鋁片組成，固定的一組鋁片叫 ，可以轉(zhuǎn)動的一組鋁片叫 ．轉(zhuǎn)動動片，使兩組鋁片的 發(fā)生變化，電容就隨著改變．
【拓展補充】 心臟除顫器
心室纖顫的治療方法是用一種物理的方法一一除顫器。除顫器先在很短的時間內(nèi)讓可控的電流通過心臟，使心臟完全停止跳動，再讓心臟重新起搏，這樣纖顫就消失了。這種治療方法拯救了無數(shù)人的生命，只是電擊的方法有些過于激烈，病人感到很痛苦。
所用公式(1)C＝ eq \f(Q,U) (2)E＝ eq \f(U,d) (3)C＝ eq \f(εrS,4πkd) ∝ eq \f(εrS,d)
始終連接在電源兩端，U不變
充電后斷開電源，Q不變
由εr、S或d的變化判斷C、Q、E的變化
由εr、S或d的變化判斷C、U、E的變化
Q＝UC∝C∝ eq \f(εrS,d)
U＝ eq \f(Q,C) ∝ eq \f(1,C) ∝ eq \f(d,εrS)
E＝ eq \f(U,d) ∝ eq \f(1,d) ，與S無關(guān)
E＝ eq \f(U,d) ∝ eq \f(1,εrS) ，與d無關(guān)

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4 電容器的電容

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