4　電容器的電容

4電容器的電容核心素養(yǎng)點擊物理觀念(1)知道什么是電容器及平行板電容器的主要構(gòu)造。(2)理解電容的概念及其定義式。(3)了解電容器充電和放電現(xiàn)象及能量轉(zhuǎn)換?？茖W(xué)思維通過類比建立電容的概念；通過電容的定義進一步體會比值定義法；結(jié)合具體問題構(gòu)建電容器動態(tài)分析模型?？茖W(xué)探究會正確連接電路，認真觀察電容器的充、放電過程；通過探究得出平行板電容器電容的影響因素。1．填一填(1)定義：任何兩個彼此

又相距

的導(dǎo)體組成一個電容器。(2)平行板電容器：兩個相距

的平行金屬板中間夾上一層

物質(zhì)(電介質(zhì))組成的電容器。

絕緣很近很近絕緣(3)實驗：觀察電容器的充、放電現(xiàn)象①實驗電路(如圖)：把直流電源、電阻、電容器、電流表、電壓表以及單刀雙擲開關(guān)組成實驗電路。②充電過程：把開關(guān)S接1，此時電源給電容器充電，充電電流逐漸

，電壓表示數(shù)逐漸

，當電流表示數(shù)為0時充電完畢。③放電過程：把開關(guān)S接2，電容器對電阻R放電。放電電流由電容器的正極板經(jīng)過R流向電容器的負極板。此時電容器兩極板所帶電荷量減小，電勢差

，放電電流

，最后兩極板電勢差以及放電電流都等于0。減小增大減小減小(4)電容器充、放電過程中能的轉(zhuǎn)化電容器充電過程中，兩極板的電荷量增加，板間的電場強度

，電源的能量不斷儲存在

中；放電過程中，電容器把儲存的能量通過__________轉(zhuǎn)化為電路中其他形式的能量。增大電容器電流做功2．判斷(1)任何兩個彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體都可組成電容器，無論兩導(dǎo)體是否帶電。

(

)(2)使電容器極板帶電的過程就是給電容器充電的過程。

(

)(3)電容器放電過程中兩極板間電壓逐漸減小。

(

)√√√(4)擊穿電壓和額定電壓①擊穿電壓：電容器電介質(zhì)不被擊穿的

電壓。②額定電壓：電容器外殼上標的

電壓。(5)常用電容器①固定電容器：聚苯乙烯電容器和電解電容器。②可變電容器：通過改變兩組鋁片的正對面積來改變電容的電容器。極限工作2．判斷(1)電容為C的電容器所帶電荷量為Q，若電荷量增大為2Q，則電容變?yōu)?C。(

)(2)電容器所帶的電荷量Q是指電容器的一個極板上所帶電荷量的絕對值。(

)(3)電容器外殼上標的是額定電壓。

(

)×√√3．選一選(2021·浙江1月學(xué)考)如圖所示是某種電學(xué)元件的實物照片，元件中固定不動的一組鋁片叫定片，可以轉(zhuǎn)動的一組鋁片叫動片。這種元件是

(

)A．電源

B．電阻C．開關(guān)

D．可變電容器解析：本題考查電學(xué)元件的實物圖認識，圖片中的元件通過改變兩組鋁片的正對面積來改變電容，屬于可變電容器。答案：D

提示：開關(guān)撥到位置“1”時，電源給電容器充電，此時二極管D2導(dǎo)通并短暫發(fā)光；開關(guān)撥到位置“2”時，電容器放電，此時二極管D1導(dǎo)通并短暫發(fā)光。

【重難釋解】1．電容器的充電(1)電容器充電過程如圖甲所示，將開關(guān)與電源接通，電容器的兩極板帶上等量的異號電荷，這一過程叫作充電。充電過程是將電能儲存在電容器中的過程。(2)充電過程特點(如圖乙)①充電電流方向為從電源的正極流出的電流的方向。②電容器所帶電荷量增加。③電容器兩極板間電壓升高。④電容器中電場強度增大。⑤充電過程中電容器從電源獲取的能量為電能。2．電容器的放電(1)電容器放電過程如圖甲所示，將開關(guān)與電源斷開，打到另一端，使充電后的電容器失去電荷的過程叫作放電。放電過程是將儲存的電場能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的過程。(2)放電過程特點(如圖乙)①放電電流方向是從正極板流出的電流的方向。②電容器兩極板上電荷量減少。③電容器兩極板間電壓降低。④電容器中電場強度減小。⑤電容器的電場能轉(zhuǎn)化成其他形式的能量。A．車輪停在感應(yīng)線上時，電阻R上有恒定電流B．車輪經(jīng)過感應(yīng)線的過程中，電容器先充電后放電C．車輪經(jīng)過感應(yīng)線的過程中，電阻R上的電流先增大后減小D．汽車前輪剛越過感應(yīng)線，又倒回到線內(nèi)，仍會被電子眼拍照[解析]車輪停在感應(yīng)線上時，壓力不變，則電壓不變，電容器不充電，也不放電，電阻R上沒有電流，故A錯誤；由題圖乙可知，當車輪經(jīng)過感應(yīng)線時，電流先增大后減小，然后再反向增大后減小，因電壓是在受壓時產(chǎn)生的，故說明電容器先充電后放電，故B正確，C錯誤；若汽車前輪剛越過感應(yīng)線，又倒回到線內(nèi)，則前輪兩次壓線，仍形成兩個脈沖電流，符合拍照條件，電子眼仍會拍照，故D正確。[答案]

BD充電電流與放電電流(1)電容器兩極板間的電介質(zhì)是絕緣物質(zhì)，所以充電結(jié)束后的電容器相當于斷路。(2)充電過程中電荷由電源定向移動，在兩極板上集聚，形成充電電流，且流向正極板。(3)放電過程中，電荷由極板流向用電器，電容器形成放電電流，且電流由正極板流向用電器。【針對訓(xùn)練】1.如圖所示實驗中，關(guān)于平行板電容器的充、放電，下列說法正確的是

(

)A．開關(guān)接1時，平行板電容器充電，且上極板帶正電B．開關(guān)接1時，平行板電容器充電，且上極板帶負電C．開關(guān)接2時，平行板電容器充電，且上極板帶正電D．開關(guān)接2時，平行板電容器充電，且上極板帶負電解析：開關(guān)接1時，平行板電容器充電，上極板與電源正極相連而帶正電，A正確，B錯誤；開關(guān)接2時，平行板電容器放電，放電結(jié)束后上下極板均不帶電，C、D錯誤。答案：A

2.如圖所示，電源電壓恒定，則接通開關(guān)S的瞬間，通過電阻R的電流方向是從______到________；如果電容器充電結(jié)束后，先斷開S，再將兩板間距離增大，在此過程中，R上________(填“有”或“無”)電流通過。圖10.4--9解析：電容器在充、放電過程中，電路中將有電流，電流方向即正電荷定向移動的方向。在接通S的瞬間，電容器充電，上極板帶正電，下極板帶負電，故電流方向為由A到B；電容器充電結(jié)束后，將S斷開，因為電容器所帶電荷量不變，所以無論如何調(diào)節(jié)板間距離，均無電流通過R。答案：A

B

無【針對訓(xùn)練】3．下列關(guān)于電容器的說法中正確的是

(

)A．電容器所帶的電荷量為兩個極板所帶電荷量的絕對值之和B．電容器的電容與電容器所帶電荷量成正比C．一個電容器的電荷量增加ΔQ＝1.0×10－6C時，兩極板間的電勢差升高ΔU＝10V，則電容器的電容C＝1.0×10－7FD．放電后的電容器所帶電荷量為零，電容也為零4．有一充電的電容器，兩板間的電壓為3V，所帶電荷量為4.5×10－4C，此電容器的電容是多少？將電容器的電壓降為2V，電容器的電容是多少？所帶電荷量是多少？A．A、B平行板電容器的電容減小B．A、B兩板間的電場強度增大C．A、B兩板上的電荷量變小D．有電流從b向a流過靈敏電流計解題指導(dǎo)：電容器所帶電荷量Q＝CU。由題意可知，電壓U不變，只需確定變化后的電容C即可。要確定電容C的變化，可利用平行板電容器的公式進行分析。[遷移·發(fā)散]1．由結(jié)果得知，即使加在電容器兩端的電壓不變，但若電容器的電容變化，電容器帶的電荷量也會隨之變化。在這個過程中，電容器中的電場強度如何變化？分析電容器相關(guān)物理量的變化時，要注意抓住不變量。電容器充電后保持與電源相連，即使電容器的電容變化，兩極板間的電壓不變。若充電后與電源斷開且未放電，即使電容器的電容變化，兩極板的電荷量不變?！踞槍τ?xùn)練】5.如圖所示，已充電的平行板電容器兩極板正對，極板A與靜電計相連，極板B接地。若將極板B稍向上移，則

(

)A．電容器的電容變大B．電容器所帶的電荷量變大

C．兩極板間電場的電場強度不變D．靜電計指針偏轉(zhuǎn)的角度變大6.(多選)如圖所示，兩塊水平放置的平行正對的金屬板a、b與電源E相連，在與兩板等距離的M點有一個帶電液滴恰處于靜止狀態(tài)。若將b板向上平移一小段距離，但仍在M點下方，下列說法中正確的是

(

)A．液滴仍將處于靜止狀態(tài)

B．M點電勢升高C．帶電液滴在M點的電勢能增大D．在b板移動前后兩種情況下，若將液滴從a板移到b板，電場力做功相同一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維1．一個平行板電容器的一塊極板不小心被折彎了。若使兩板分別帶有等量異種電荷，則圖中能正確反映兩板間電場線分布的圖像可能是(

)解析：兩板分別帶有等量異號電荷，根據(jù)電勢差與電場強度的關(guān)系式U＝Ed得，兩極板之間電勢差一定，而兩極板中央的間距大，所以極板中央的電場強度小，電場線疏，故B正確，A、C、D錯誤。答案：B

2．特斯拉線圈是一種制造人工閃電的裝置，該裝置的簡化結(jié)構(gòu)如圖所示。金屬頂端和大地構(gòu)成一個特殊的電容器。頂端放電后，“電荷補充線圈”給頂端補充電荷，因而能持續(xù)地放電。設(shè)頂端與大地間電壓為U，頂端帶電荷量為Q，下列說法正確的是

(

)二、注重學(xué)以致用和思維建模3.

如圖所示，高一學(xué)生在學(xué)考報名時進行了指紋采集。電容式指紋識別的原理是手指與傳感器表面接觸時，皮膚表面會和傳感器上許許多多相同面積的小極板一一匹配成電容不同的平行板電容器，從而識別出指紋的紋路。下列說法正確的是

(

)A．極板與指紋嵴(凸的部分)構(gòu)成的電容器電容大

B．極板與指紋溝(凹的部分)構(gòu)成的電容器電容大C．若充電電壓變大，所有電容器電容增大D．若充電電壓變大，所有電容器電容減小4．(多選)如圖所示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。當被測物體在左