课堂案例：从理论上研究影响平行板电容器电容的因素(节选)
研制平行板电容器决定式演示仪 定量研究电容大小的影响因素
2019年12月
2.2设计思路 根据实验原理，用两块铝板制作平行板电容器.
设计思路如图2所示•一块铝板固定在螺旋测微器 上，另一块铝板固定在滑块上，通过调节螺旋测微器 改变两极板之间的距离，研究电容与极板间距的关 系.通过在轨道上移动滑块改变两极板正对面积，为 了更加清晰地观察两极板间正对面积的变化,在铝板 上画上等分线，研究电容与极板正对面积的关系•在 两极板间插入不同介质板，研究电容与介质介电常数 的关系•电容值用数字电容表测量，可以得出具体的 数值关系，实现定量分析.
介质介电常数的关系，加深对平行板电容器的理解.
关键词：演示仪；平行板电容器；影响因素；介电常数
文章编号：1008 -4134(2019)23 -0036
中图分类号:G633.7
文献标识码：B
1平行板电容器演示装置的不足 人教版高中物理《物理选修3-1》中第一章第八
节介绍了电容器的相关知识•教材内容提到了“研究 影响平行板电容器电容大小的因素”演示实验装置, 如图1所示，该装置通过静电计指针的变化得知两极 板板间电势差的变化，根据电势差的变化判断电容的 变化，虽然该实验装置帮助学生理解物理概念，但是 实验装置在进行操作和实验结论得岀的过程中存在 一些不足之处⑴：第一，实验装置是利用静电计，因此 要求实验环境极高，图1(a)和(b)改变正对面积和两 板间的距离，一般课堂上很难看到静电计的偏角发生 明显变化，演示效果不明显;第二，实验无法对极板间 距、正对面积等进行定量测量，只能通过观察静电计 偏角大小来间接反映电容器电容的变化，因此，实验 只能是定性描述•定性研究的前提是电容器两极板带 电量Q值恒定，而这一点在实际操作中很难保证;第 三，学生对静电计工作原理的理解存在很大困难，增 加了学生对该实验的理解难度.
平行板电容器理论电容值与实际比
平行板电容器理论电容值与实际比
平行板电容器的理论电容值与实际比是由于实际制作过程中存在着电容器的偶极板之间的电容不均匀、绝缘材料的损耗以及导线的阻抗等因素引起的。
在理论电容值的计算中，我们假设电容器的偶极板是完全平行、等效于无限的平面，并且不考虑任何外界因素的影响。
而在实际制作过程中，由于制造工艺和材料的限制，电容器的偶极板并不完全平行，存在着微小的倾斜或不规则形状，这会导致实际电容值略小于理论电容值。
此外，电容器的绝缘材料会存在一定的电容损耗，即介质损耗。
介质损耗会导致电容器在工频电场下存在一定的能量损耗，从而使实际电容值稍微小于理论电容值。
另外，电容器的导线会存在一定的电阻，虽然电阻对直流电场的影响较小，但在高频或大电流下，导线的电阻会导致电容器的电压和电流之间产生相位差，从而使实际电容值略小于理论电容值。
综上所述，平行板电容器的实际电容值通常会略小于其理论电容值。
但在实际应用中，这种差异对电路的影响较小，可以忽略不计。
对“探究影响平行板电容器电容的因素”演示实验的探讨
常数 ｅ 关 系 。 实 验 现 象 中得 出这 样 的结 论 ： 的 从 当 Ｓ、 不 变时 ｃ随 ｄ增 大 而减 小 ； ｄ ￡ ￡ 当 、 不变时
Ｃ随 Ｓ的减小 而 减小 ； Ｓ、 当 ｄ不变 时 Ｃ随 ￡增大
・
Ｃ
而增 大 。 在这 基础 上给 出理 论公 式 Ｃ： Ａ 。 ｒ ｒ ｂ
实验室 配备 的 电子感应 圈 充 电效 果 比较理 想 。 充 电过程 中要 注意 把握 电压 ， 笔者 在实 践 中通 过 实
第２ ９卷 总 第 ４ ６期 ０
物
理
教
学
探
讨
Ｖｏ ＿ ９ ＮＯ ４ ｌ２ ． ０６ （ ２ ２ １ ． ５ Ｓ） ． Ｏ １ ７
２１ ０ １年 第 ２期 （ 半 月 ） 上
实验中平行板 电容 器 上几 乎集 中 了所 有 的 电荷
ｒ、 ｉ ，、 ｒ
图
２
２ 教 学 实 践 中 遇 到 的 问 题 及 解 决 方 案
量 ， 一 ｑ
Ｌ— Ｐ
Ｑ≈ Ｑ， 确保 了电容 器“ 带 电量 所
教 师在做 这 个 实 验 时 常 常 会 遇 到 以下 几个
天 吴 男 勇
南 充 高 级 中学 ， 四川 省 南 充 市 ６ ７ ０ ３０ ０
摘 要 ： 文 分析 了“ 行 板 电 容 器 电容”演示 实验 中常 见 的 几 个 问题 并 提 出 了相 应 的 解 决 方案 。 本 平
关 键 词 ｉ 行板 电容 器 ； 平 电容 ； 示 实验 演 中 图 分 类号 ： ３ ． Ｇ６ ３ ７ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ３ ６ ４ （ ０ １ ２ Ｓ 一 ０ ７ — ３ １ ０ — １８ ２ １ ） （ ） ０ ４
影响平行板电容器电容的因素易错点
影响平行板电容器电容的因素问题易错点 主标题：影响平行板电容器电容的因素问题易错点 副标题：剖析考点规律，明确高考考查重点，为学生备考提供简洁有效的备考策略。
关键词：电容器、电容难度：3重要程度：5 内容：熟记易混易错点。
易错类型：不清楚电容器的电容与哪些因素有关电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，它并不代表电容器能容纳多少电荷。
电容的定义式Q C U=，由于电容器本身构造决定，则C 与Q 、U 无关。
平行板电容器电容的决定式为r 4πSC kd ε=，电容C 的大小与S 、r ε、d 有关；该决定式只适用于平行板电容器电容的计算，而适用于其他的电容器，但是可以用来做定性的分析。
在解有关平行板电容器电容的题目时，需要将定义式和决定式综合起来考虑。
例 一平行板电容器两极板间距为d 、极板面积为S ，电容为0SC d ε=，其中0ε是常量。
对此电容器充电后断开电源。
当增加两板间距时，电容器极板间 （ ）A ．电场强度不变，电势差变大B ．电场强度不变，电势差不变C ．电场强度减小，电势差不变D ．电场强度较小，电势差减小【易错】断开电源后，对平行板电容器两极板所带电荷量判断错误，反而认为电容器极板间的电势差U 不变，根据公式U E d=可知，d 增大，电场强度E 减小，从而错选C ；或者认为电容器极板间的电势差不变，再根据电场强度与电势差无关，判断出电场强度不变，从而错选B 。
【解析】根据题意可知，对电容器充电后断开电源，平行板电容器两极板所带电荷量Q 不变，根据电容的定义式Q C U =可知，CU Q =为一定值；当增加两板间距d 时，根据公式0S C dε=可知，平行板电容器的电容C 变小，故电容器极板间的电势差变大。
又U E d =，联立以上三式可得0Q E S ε=，由于Q 、0ε、S 都是不变的，故电场强度不变。
由以上分析可知，正确答案为A 。
【点评】在判断某一物理量的变化情况时，一定做到要有理有据，而不能根据自己的主观想象来判断。
例析平行板电容器的两类问题
例析平行板电容器的两类问题例析平行板电容器的两类问题重庆市(408300) 张雄平行板电容器的分析是高考物理的重要内容。
主要有两大类：一类是由于平行板电容器自身因素（如正对面积、两板间距离、两板间的介质等）变化而引起的电容、电势差U 、电量Q 和场强E 等物理量的变化；另一类是由于平行板电容器外部因素（如电路中滑片的滑动、电键的通断、电路的故障等）变化而引起电量Q 、电压U 和场强E 等物理量的变化。
一、自身因素引起的变化——平行板电容器的动态分析1、动态分析时的两种情况㈠两板与直流电源始终相接，抓住两板间电压U 保持不变。
在此基础上进行的分析判断。
㈡电容器充电后再与电源断开，抓住电容器带电量Q 不变（忽略电容器对外放电）。
在此基础上进行的分析判断。
2、动态分析时的思路1、确定不变量：到底是电压不变还是电量不变2、用决定式C =3、用定义式C =εS εS ∝分析平行板电容器的电容变化情况。
4πkd d Q ∆Q =及变形式Q =CU 分析电容器带电量或两板间电压变化情况。
U ∆UU 4πkQ Q ∝4、由于平行板电容器两板间为匀强电场，用匀强电场的E =或E =分析电d εS εS容器极板间场强变化情况。
例1：平行板电容器接入电路中，接通电源稳定后，两板间的微粒恰能静止。
图1所示。
则A 、保持S 接通，只减小两板间的距离时，该微粒向上运动。
B 、保持S 接通，只插入一块电介质时，极板上电荷量增大。
C 、断开S ，只将A 板向右平移小段距离时，该微粒向上运动。
D 、断开S ，只将A 板向上平移小段距离时，该微粒向上运动。
答案：ABC解析：微粒平衡时，其电场力等于重力。
保持S 接通时两板间电压不变，只减小两板间的距离，由E =微粒受向上的电场力增大，微粒向上运动。
保持S 接通时两板间电压不变，只插入一块电介质，则电容增大，由Q =CU 得：两极板上的电荷量增大。
U 得：两板间场强变大，d 图1断开S 时电容器带电量不变，只将A 板右移小段距离，两板正对面积减小，电容减小，由Q =CU 的变形式U =Q U 可知：两板间电压变大，结合E =得：两板间场强变大，粒子受C d4πkQ Q ∝εS εS 电场力变大，粒子向上运动。
影响平行板电容器电容的因素知识点
四、影响平行板电容器电容的因素影响平行板电容器电容的因素主要考查的内容主标题：影响平行板电容器电容的因素副标题：剖析考点规律，明确高考考查重点，为学生备考提供简洁有效的备考策略。
关键词：平行板电容器、电容难度：3重要程度：5内容：考点剖析：电容器在实际生产、生活中有广泛的应用，是出应用型题目的热点，复习时应注意。
电容器的电压、电荷量和电容的关系，是高考考查的知识点，应理解、弄懂。
电容器的电容C =Q /U =ΔQ /ΔU ，此式为定义式，适用于任何电容器。
平行板电容器的电容的决定式为C =4πS kdε。
有关平行板电容器的Q 、E 、U 、C 的讨论要熟记两种情况：1.若两极保持与电源相连，则两极板间电压U 不变；2.若充电后断开电源，则带电量Q 不变。
典型例题例1．（2014秋•乐陵市校级期中）如图所示为“探究影响平行板电容器电容的因素”的实验装置，以下说法正确的是（）A．A 板与静电计的指针带的是异种电荷B．甲图中将B 板上移，静电计的指针偏角增大C．乙图中将B 板左移，静电计的指针偏角不变D．丙图中将电介质插入两板之间，静电计的指针偏角减小【解析】BD .A 板与静电计的指针带的是同种电荷，A 错误；将B 板向上平移，正对面积减小，根据电容的决定式C =4πS kdε得知，电容C 减小，而电容器的电量Q 不变，由电容的定义式C =Q U 分析得到，板间电势差U 增大，则静电计指针张角增大,故B 正确；乙图中将B 板左移，板间距增大，根据电容的决定式C =4πS kd ε得知，电容C 减小，而电容器的电量Q 不变，由电容的定义式C =Q U分析得到，板间电势差U 增大，则静电计指针张角增大,故C 错误；将电介质插入两板之间，根据电容的决定式C =4πS kd ε得知，电容C 增大，而电容器的电量Q 不变，由电容的定义式C =Q U分析得到，板间电势差U 减小，则静电计指针张角减小，D 正确。
平行板电容实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解平行板电容器的工作原理。
2. 掌握测量平行板电容器电容的方法。
3. 通过实验验证平行板电容器电容与极板面积、极板间距、电介质种类之间的关系。
二、实验原理平行板电容器是一种最简单的电容器，由两块平行放置的金属板和它们之间的电介质组成。
电容器的电容（C）定义为储存电荷（Q）与两板间电势差（U）的比值，即 C = Q/U。
平行板电容器的电容公式为：\[ C = \frac{\varepsilon_0 \varepsilon_r S}{d} \]其中，\(\varepsilon_0\) 是真空介电常数，\(\varepsilon_r\) 是相对介电常数，S 是极板面积，d 是极板间距。
三、实验设备1. 平行板电容器实验装置2. 数字万用表3. 电位差计4. 电源5. 电介质（如空气、玻璃、塑料等）6. 尺子7. 计算器四、实验内容1. 测量空电容器的电容：将平行板电容器放置在实验装置上，连接好电源和数字万用表，调节电源电压，使两板间电势差稳定，读取万用表显示的电荷量Q和电压U，计算空电容器的电容C。
2. 测量不同电介质的电容：将不同电介质分别放入电容器两板之间，重复步骤1，记录不同电介质下的电容值。
3. 测量不同极板间距的电容：改变电容器两板间距，重复步骤1，记录不同间距下的电容值。
4. 测量不同极板面积的电容：改变电容器极板面积，重复步骤1，记录不同面积下的电容值。
五、实验结果1. 空电容器的电容：通过实验测得空电容器的电容为C1。
2. 不同电介质的电容：通过实验测得不同电介质的电容分别为C2、C3、C4。
3. 不同极板间距的电容：通过实验测得不同极板间距下的电容分别为C5、C6、C7。
4. 不同极板面积的电容：通过实验测得不同极板面积下的电容分别为C8、C9、C10。
六、数据处理与分析1. 计算相对介电常数：根据实验数据，计算不同电介质的相对介电常数\(\varepsilon_r\)。
电容器案例(实录)
电容器的电容一、课案背景：本节教材中介绍了电容器的功能与用途，通过简单介绍电容器的构造及原理，使学生认识到电容器有储存电荷的本领，同时讲解了电容的概念、定义式，以及电容器的电容与哪些因素有关．整个这一节的内容，联系到匀强电场的获得，可说是电场这一章的一个简单应用；也是后面学习LC振荡电路的必备知识，是学习交变电路和电子线路的基础。
关于电容器的充放电现象和电容概念，是高中物理教学的重点和难点之一，又比较抽象，因此在教学中，可以多增设实验，让学生易于理解和接受，同时培养学生的实验观察能力和科学探究能力。
在讲解本节内容时，我通过实验演示将抽象的知识直观化、形象化，对于设计的实验：用拿掉电池的闪光灯仍能闪光使学生感受到电容器储存电荷的本领，让学生观察纸制电容器的构造，通过电流计显示充放电过程，并用实验演示电容器的电量和电压的关系；另外，借助了视频用于探索影响平行板电容器的电容的因素的研究。
二、教学过程实录与问题说明⑴引入：[提问]生活中我们有很多这样那样的容器，比如：抽屉、盛水的容器等，那有没有可以容纳电荷的容器呢？让学生思考少许时间。
[展示照相机闪光灯，简单介绍一下闪光灯，并放入电池，打开开关][提问]闪光灯指示灯亮后，拿去电池还能否闪光？学生一般回答：不能！[演示]拿去电池的闪光灯放电闪光。
学生哗然！[讲解]引入电容器]闪光灯拿出电池还能放电，说明里面一定存在着特殊装置，可以存储电荷！[提问]闪光灯里面到底是什么样子的呢？为什么可以存储电荷？学生好奇！[讲解]我们从理论上先研究一下。
[问题说明]引入部分，采用了闪光灯，学生往往对拿去电池还能闪光这一现象大吃一惊，体会深刻，所以能更好地理解电容器的功能。
⑵电容器①电容器的结构[展示平行板电容器一块极板][讲解]这里有一块金属，底座是绝缘的，你可以让他带电吗？请个别学生回答。
[学生回答]可以用摩擦、感应、接触带电体等方法。
[设问]从理论上来说，这样的装置存储电荷的效果怎么样？[讲解]确实能存储电荷，但由于所带的是同种电荷，电荷间存在着排斥力，所以所带电荷量不会多且容易跑掉。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
课堂案例：从理论上研究影响平行板电容器电容的因素（节选）
作者：欧帮祝
来源：《中学物理·高中》2013年第07期
1 研究平行板电容器的电容与两板间正对面积的关系
老师：已经充电的平行板电容器两板间的电场有什么特点？
学生：除边缘部分外，可以看做匀强电场。
电场线的密度应该是均匀的，间隔相等的平行线。
老师：电场线密度（即场强的大小）由什么决定的？
学生：应该由两板电荷分布的疏密（电荷面密度）决定。
老师：当两板的正对面积减小（仅让两板相互错开），如图1、图2所示（老师板画），电荷面密度如何变化？为什么？
学生：图2电荷面密度大，因为异种电荷相互吸引。
老师：比较图1、图2中电场线疏密，并说明理由。
学生：图2中电荷面密度大，电场线会密一些（老师板画，如图3、图4）。
老师：请同学们比较图3、图4两板间电场强度大小，比较图3、4两板间电势差大小。
学生：因为电场线的疏密描述了场强的大小，所以E3U3.
老师：请比较图3、图4电容的大小。
老师、学生总结一：平行板电容器的电容与两板的正对面积有关，正对面积越大电容越大。
2 研究平行板电容器的电容与两板间距离的关系
老师：现将图3两板间距离拉大（老师板画图5），请同学们思考，极板的电荷面密度有无变化？极板间电场线的疏密有无变化？
学生：电荷面密度、电场线疏密都不变。
（老师板画图6）
老师：两板间的电势差如何变化？
学生：由U=Ed知两板间的电势差增大。
老师：板间距增大后，电容器电容大小如何变化？
老师、学生总结二：平行板电容器的电容与两板的间距有关，间距越大电容越小。
老师介绍：理论分析表明，当平行板电容器的两极板间是真空时，电容器C与极板的正对面积S、极板距离d的关系为C=S4πkd，式中k为静电力常量。
3 研究平行板电容器的电容与两板间介质的关系
老师：前面学过了导体在电场中的静电感应和静电平衡，如果我们把绝缘介质放入电场中，介质将会有什么表现？
学生：绝缘介质中没有自由电荷，不会出现静电感应。
老师：绝缘介质由原子组成，原子中有带正电的核和带负电的电子，这些电荷不受电场力的作用？（老师板画匀强电场中的绝缘介质，如图7）
学生：介质原子中正、负电荷由于受电场力会分开但不分离。
（老师板画，如图8）
老师介绍：绝缘介质在电场中正负电荷中心分开的现象，叫做分子极化。
老师：插入介质后，平行板间电场强度如何变化？（老师启发，在图8中画虚线框）
学生：虚线框内电荷可认为相互抵消，靠近两极板的极化电荷会部分抵消电容器两板间的场强，所以，两板间场强减小。
老师：两板间的电势差又如何变化的呢？
学生：由U=Ed得，电势差将减小。
老师：插入介质后平行板电容器的电容如何变化？
4 总结影响平行板电容器的因素
老师、学生总结：影响平行板电容器电容因素（老师板书）
老师介绍：当两板间充满同一种介质时，电容变大为真空时的εr倍，即C=εrs4πkd，εr是一个常数，与电介质的性质有关，称为电介质的相对介电常数。