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(cè)

第二章

電勢(shì)能與電勢(shì)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(shí)驗(yàn)感知電容器的充、放電現(xiàn)象。2.理解電容的定義、公式，并會(huì)應(yīng)用定義式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)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(rèn)識(shí)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(chǔ)存起來，電荷也可以用一個(gè)“容器”儲(chǔ)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(jìn)”和“倒出”電荷的呢？知識(shí)點(diǎn)一：觀察電容器的充、放電現(xiàn)象1.電容器：電路中具有儲(chǔ)存電荷功能的裝置叫做電容器。2.結(jié)構(gòu)：兩個(gè)彼此絕緣又相隔很近的導(dǎo)體。3.最簡(jiǎn)單的電容器：兩塊彼此絕緣的平行金屬板。實(shí)驗(yàn)：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(chǔ)存電荷量的變化。實(shí)驗(yàn)原理：開關(guān)撥到位置“1”時(shí)，電源E對(duì)電容器充電；開關(guān)撥到位置“2”時(shí)，電容器放電。利用電流計(jì)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(shí)驗(yàn)?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(shí)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(qiáng)電場(chǎng)E和電壓U，并逐漸增大）U、Q達(dá)到最大值時(shí)，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(shí)有示數(shù)電容器兩極板Q逐漸減少（放電中）勻強(qiáng)電場(chǎng)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(chǔ)存的電勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為R的內(nèi)能知識(shí)點(diǎn)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(gè)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(duì)面積S、板間介質(zhì)的絕緣性能等。靜電計(jì)：靜電計(jì)本身是一個(gè)電容器。當(dāng)指針?biāo)鶐У碾娏吭蕉鄷r(shí)，指針的打開角度就會(huì)越大，指針與殼之間的電勢(shì)差也就越大。讓靜電計(jì)的金屬球與平行板電容器通過導(dǎo)線相連，當(dāng)電荷停止運(yùn)動(dòng)后，靜電計(jì)球與殼間的電勢(shì)差就與平行板電容器兩極板間的電勢(shì)差相等。從靜電計(jì)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(shì)差變化。有機(jī)玻璃板++++++------改變d改變S改變電介質(zhì)

多媒體實(shí)驗(yàn)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(jì)是在驗(yàn)電器的基礎(chǔ)上制成的，用來測(cè)量導(dǎo)體間的電勢(shì)差，從指針的偏轉(zhuǎn)角度就可以知道兩個(gè)導(dǎo)體間的電勢(shì)差的大小。兩板間距離兩板正對(duì)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(dòng)態(tài)分析

C＝C＝特點(diǎn)定義式?jīng)Q定式意義對(duì)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(shí)點(diǎn)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(gè)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(gè)極板。有“+”、“-”極之分，不能接反，不能接交流電。＋符號(hào)：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(dòng)的一組鋁片叫做動(dòng)片。轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)片，使兩組鋁片的正對(duì)面積發(fā)生變化，電容相應(yīng)變化。可變電容器按其使用的介質(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(jí)電容器：

超級(jí)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(chǔ)能裝置，它既具有電容器快速充放電的特性，同時(shí)又具有電池的儲(chǔ)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(gè)限度，超過這個(gè)限度，電介質(zhì)將被擊穿，這個(gè)電壓稱為擊穿電壓。

電容器正常工作時(shí)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(biāo)的電壓是額定電壓利用電容器可監(jiān)測(cè)水位的變化。電容器的兩塊平行金屬板表面已進(jìn)行絕緣處理，當(dāng)水位升高時(shí)平行板電容器的電容增大，當(dāng)水位降低時(shí)電容減小，根據(jù)電容的變化即可測(cè)出水位的變化。5.電容器的應(yīng)用：1.（多選）對(duì)于給定的電容器，在描述電容C、帶電量Q、電勢(shì)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(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。下列說法正確的是（）A．實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中，只將電容器b板向上平移，靜電計(jì)指針的張角變小C．實(shí)驗(yàn)中，只在極板間插入有機(jī)玻璃板，靜電計(jì)指針的張角變大D．實(shí)驗(yàn)中，只增加極板帶電量，靜電計(jì)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