(完整)高中物理电容器
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第12课时 电容器 电容
一、知识内容:
1、电容器:
① 电容器:任何两个相互靠近而又彼此绝缘的导体组成电容器。
② 电容器的作用:是用来储存电荷。使电容器带电量增加的过
程是充电过程(如图双向开关接A ),使电容器带电量减少的
过程是放电过程(图中双向开关接B )。
③ 电容器的电量:两极带等量的异种电荷,每个极板所带电量
的绝对值-----电容器电量。
2、电 容:
① 定义:电容器的带电量与两极间电势差的比值。
② 定义式: U Q C = 单位:法拉,(F 、 F
μ、pF 、) ③ 意义:表示电容器容纳电荷本领大小,大小由电容器的结构决定的,与电容器是否带 电、带多少电荷、以及电势差大小无关。
④ 计算式:U
Q U Q C ∆∆==。 3、平行板电容器:kd
S C r πε4=; (1)公式kd S C r πε4=是平行板电容器的决定式,只适用于平行 板电容器.
(2)平行板电容器内部是匀强电场E=U/d .
(3)电容器的电势差的测量:静电计(如右图)
静电计是可用来测量电势差的仪器,使用时将它的金属球与电容器一极板相 连,外壳与另一极板相连,从指针偏角便可比较电容器两极板间的电势差,指针 偏角越大,电势差越大.(静电计不能用伏特表代替)
(4)电容器的d 、s 、r ε变化 → 电容器的Q 、U 、C 、E 的变化:
A 、确定不变量。当电容器与电源线连接时两板间电势差保持不变;当电容器 带电后与电路断开时电容器的带电量保持不变.
B 、用决定式kd S
C r πε4=
分析平行 板电容器的电容的变化;C 、用定义式U Q C =
分析电容器所带电荷量或两极板间电 压的变化; D 、用d
U E =分析电容器间场强的变化。 二、应用举例:
【例1】如图,A 、B 为水平放置的平行板电容器,正对面积为S ,板间距离为d ,电容为C , 两板间有一个质量为m 带电粒子,静止于P 点,电源电动势为U ,讨论下述问题: ⑴ 带电粒子的带电量。
⑵ 极板靠近过程中,粒子如何运动,微安表中有无电流流过。
⑶ 将A 、B 板错开一些,粒子如何运动,微安表中有无电流流过。
⑷ 在A 、B 板间插入一个金属框,且P 点在金属框内,粒子如何运动,微安表中有无电 流流过。
⑸ 在A 、P 间插入一个金属框,粒子如何运动,微安表中有无电流流过。
+ + + --- B A
【例2】在如图所示的实验装置中,平行板电容器的极板A 与一
灵敏的静电计相接,极板B 接地。若极板B 稍向上移
动 一点,由观察到的静电计指针变化作出平行板电容
器电 容变小的结论的依据是( )
A 、 两极板间的电压不变,极板上的电量变小
B 、 两极板间的电压不变,极板上的电量变大
C 、 极板上的电量几乎不变,两极板间的电压变小
D 、 极板上的电量几乎不变,两极板间的电压变大
三、课堂练习:
1、如图,平行板电容器经开关K 与电池连接,a 处有一带电量非
常小的点电荷。K 是闭合的,ϕa 表示A 点的电势,F 表示点电 荷受到的电场力。现将电容器的B 板向下稍微移动,使两板间 的距离增大,则( )
A .ϕa 变大,F 变大
B .ϕa 变大,F 变小
C .ϕa 不变,F 不变
D .ϕa 不变,F 变小
2、对于水平放置的平行板电容器,下列说法正确的是( )
A .将两极板的间距加大,电容将增大
B .将两极板平行错开,使正对面积减小,电容将减小
C .在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板,电容将增大
D .在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板,电容将增大
3、如图 所示,先接通S 使电容器充电,然后断开S .当增大两极板间距离时,
电容器所带电荷量Q 、电容C 、两极板间电势差U 、电容器两极板间场强E
的变化情况是( )
A .Q 变小,C 不变,U 不变,E 变小
B .Q 变小,
C 变小,U 不变,E 不变
C .Q 不变,C 变小,U 变大,E 不变
D .Q 不变,C 变小,U 变小,
E 变小
4、在探究平行板电容器的电容的实验中,对一个电容为C 、正对面积S 、两板之间距离d 的电容器,充电使其带电荷量Q 后,以下说法正确的是:( )
A 、若带电荷量再增加Q ∆,则电容器两极板之间的电压一定增加C Q /∆;
B 、若带电荷量再增加Q ∆,则电容器两极板之间的电场强度可能不变;
C 、保持带电荷量Q 不变,若电容器两极板之间的距离最大到2d ,则场强增大到原来2倍;
D 、保持带电荷量Q 不变,若电容器正对面积减小到原来的1/2,则场强增大到原来2倍;
5、图中是一个平行板电容器,其电容为C ,带电量为Q ,上极
板带正电。现将一个试探电荷q 由两极板间的A 点移动到B
点,如图所示。A 、B 两点间的距离为s ,连线AB 与极板间
的夹角为30°,则电场力对试探电荷q 所做的功等于:( )
A
.Qd qCs B .Cd qQs C .Cd
2qQs D .Qd 2qCs 6、如图所示,有的计算机键盘的每一个键下面连一小块金属片,与该金属片
隔有一定空隙的是另一块小的固定金属片.这两片金属片组成一个小电容
器.该电容器的电容C 可用公式C=εS/d 计算,式中常量ε=9×10—12F •m ─1,S 表
示金属片的正对面积,d 表示两金属片间的距离.当键被按下时,此小电容器
的电容发生变化,与之相连的电子线路就能检测出是哪个键被按下了,从而给
出相应的信号.设每个金属片的正对面积为58mm 2,键未按下时两金属片的距离 为0.6mm .如果电容变化0.25pF ,电子线路恰能检测出必要的信号,则键至少需要被按下( )
+ + + --- B A A B
K a