例谈电容器和变压器的动态分析
电容器的动态变化分析
电容器的动态变化分析电容器是一种能够存储电荷的电子元件，它由两个导体板之间夹着电介质组成。
在外加电压作用下，电容器会聚集正负电荷并储存电能。
电容器的动态变化分析主要参考其充放电过程，包括充电、放电和衰减三个阶段。
首先，我们来看电容器的充电过程。
当电压源连接到电容器上时，电压源会将正电荷送入一个导体板，同时从另一个导体板吸取相同数量的负电荷。
这样，电容器内的电荷就开始聚积，并且越来越多的电荷被储存在电容器中。
充电过程中，电容器的电压逐渐增加，直到达到电压源的电压，此时电容器被充满，不再接受更多的电荷。
接下来，我们来看电容器的放电过程。
当电容器上的电压源断开，即电压源不再提供电荷时，电容器中的电荷开始流向外部电路。
这是因为导体板上的正负电荷会吸引彼此，并且通过外部电路的导线流动。
在放电过程中，电容器的电荷越来越少，导致电容器的电压也逐渐降低，直到电容器完全放电为止。
最后，我们来看电容器的衰减过程。
当电容器被充满或放空后，电容器中的电荷不会立即消失。
相反，电容器内的电荷会因为一些因素的影响而逐渐减少。
其中最主要的因素是电容器内部的电阻和电介质的损耗。
电容器的电阻会导致电荷的漏失，而电介质的损耗会导致电荷的耗散。
因此，电容器的电荷衰减过程是一个逐渐减少的过程，电容器的电压也会随之减小。
在电容器的动态变化分析中，我们需要考虑电容器的电压-电荷关系。
根据电容器的定义，电容器的电压和电荷量之间存在线性关系，即Q=CV，其中Q为电容器的电荷，C为电容器的电容量，V为电容器的电压。
根据这个关系，我们可以通过测量电容器的电压和电荷量来确定电容器的特性。
总结起来，电容器的动态变化分析主要涉及充电、放电和衰减三个阶段。
在充电过程中，电压源将电荷送入电容器，使其电压逐渐增加；在放电过程中，电容器中的电荷通过外部电路流向导线，使电容器的电压逐渐降低；在衰减过程中，电容器内部的电阻和电介质的损耗导致电荷逐渐减少，使电容器的电压减小。
例谈电容器和变压器的动态分析
间距离减小 时 ， 由 Ｅ：Ｕ／ 可知 ， Ｅ增大 ， 角也 应增大 。
ｎ
开关 Ｓ断开时 ， 电容 器两板 所带 电荷量一定 ， 由Ｃ 一 Ｔ Ｔ —
Ｕ
大， 选项 Ａ 正确 ； Ｓ由 ｂ合 到 ｎ时 ， 与上述情 况相 反 ， Ｐ 将减 少 ， 选项 Ｂ正确 ； Ｐ 上滑 时 ， Ｒ增大， Ｐ 一 ／ Ｒ减
小， 又Ｐ ＝ ＝ ＝ Ｐ 且 Ｐ ＝ ＝ ＝ ， Ｕ ， 因 而 减 小 ， 选 项 Ｃ错 误 ；
及 Ｅ一
‘ 士丁 【 Ｋ“
可知 Ｅ一塑 与 ｄ无关 ， 无论 两极板是
￡
Ｕ 增大 ， 由 一 可知 ， Ｕｚ 增大， ｚ 一 ， ｚ 随之增 大 ， 由 ／ 。 一 ／ 可知 ， 也增 大 ， 选项 Ｄ正确 ， 即本题 正 确选项为 Ａ、 Ｂ 、 Ｄ。 （ 责任编辑 易志毅）
定， 即Ｉ 一
（ 副制 原） 。（ ３ ） 负载制 约 ： ①副线 圈 的输
出功率 Ｐ 由用户负载决定 Ｐ 。 一Ｐ 负 ＋Ｐ 负 。 …… ； ② 副线
圈中 的电 流 由 用户负 载及电 压Ｕ ２ 确定， 即Ｉ 一筹。 Ｄ
Ｕ ９
号 ｕ 一 ； ｕ ② 平 行 板 电 容 器 电 容 的 决 定 式 ｃ 一 Ｌ 士 ｎ Ｋ ¨ 或 ｃ 。 Ｃ
Ｅ 的变化 。保持开关 Ｓ闭合 ， 两板 正对 面积 的变 化仅改 变 电器 的电容 （ 减小 ） 和带电量 （ 减少） ， 加 在板 间的 电压 不变 ， 板 间距不 变 ， ． ‘ ． 场 强 Ｅ不 变 ， 故 ０ 角不 变 ； 当两板
变压器 ， Ｓ为单 刀双 掷开关 ， Ｐ为滑
电容器的动态分析、带电粒子在电场中的直线和抛体运动-2025版高三物理一轮复习多维度导学与分层专练
2025届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练专题46电容器的动态分析、带电粒子在电场中的直线和抛体运动导练目标导练内容目标1电容器的动态分析目标2带电粒子在电场中的直线运动目标3带电粒子在电场中的抛体运动【知识导学与典例导练】一、电容器的动态分析1．平行板电容器动态的分析思路2.平行板电容器的动态分析问题的两种情况(1)平行板电容器充电后,保持电容器的两极板与电池的两极相连接:(2)平行板电容器充电后,切断与电池的连接:【例1】如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板（M 板）接地，在两板间的P 点固定一个带负电的检验电荷。
若正极板N 保持不动，将负极板M 缓慢向右平移一小段距离，下列说法正确的是（）A ．P 点电势升高B ．两板间电压增大C ．检验电荷的电势能增大D ．检验电荷受到的电场力增大【答案】C 【详解】由Q C U =；4r S C kdεπ=；U E d =可得4r kdQ U S πε=；4r k S E Q πε=BD ．因为电容器与电源断开，电荷量保持不变，两板间的距离d 减小，所以两板间电压减小，两板间电场强度不变，检验电荷受到的电场力不变，故BD 错误；AC ．因Ed ϕ'=，d '为P 到负极板之间的距离，d '减小，所以P 点电势降低；因沿电场线方向电势降低，M 板电势为零，所以P 点电势为正，P 点固定电荷为负，电势降低，电势能增加，C 正确，A 错误。
故选C 。
【例2】如图所示是由电源E 、灵敏电流计G 、滑动变阻器R 和平行板电容器C 组成的电路，开关S 闭合。
在下列四个过程中，灵敏电流计中有方向由a 到b 电流的是（）A ．在平行板电容器中插入电介质B ．减小平行板电容器两极板间的距离C ．减小平行板电容器两极板的正对面积D ．增大平行板电容器两极板的正对面积【答案】C【详解】A ．电容器保持和电源连接，电压U 一定，在平行板电容器中插入电介质，由4r S C kd επ=可知电容增大，由Q C U=可知极板电荷量增加，电容器充电，电路中有b 到a 方向的电流通过电流计。
电容器的动态分析，15分钟全部搞懂！
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理科
电容器，顾名思义，是“装电的容器”，是一种容纳电荷的器件。
电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，滤波，调谐回路，能量转换，控制等方面。
具体分析呢，看下面。
电容器的动态分析
1、电容器的两种情况
电容器始终与电源相连时，电容器两极板电势差U保持不变；
电容器充电后与电源断开时，电容器所带电荷量Q保持不变．
2、平行板电容器动态问题的分析思路
3、关于平行板电容器的一个常用结论
电容器充电后断开电源，在电容器所带电荷量保持不变的情况下，电场强度与极板间的距离无关．
4、分析电容器问题时常用到平行板电容器的三个公式
典例
1、将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d、U、E和Q表示．下列说法正确的是( ) A．保持U不变，将d变为原来的两倍，则E变为原来的一半
B．保持E不变，将d变为原来的一半，则U变为原来的两倍
C．保持d不变，将Q变为原来的两倍，则U变为原来的一半
D．保持d不变，将Q变为原来的一半，则E变为原来的一半
2、如图所示是某示波管的示意图，如果在水平放置的偏转电极上加一个电压，则电子束将被偏转。
每单位电压引起的偏转距离叫示波管的灵敏度，下面这些措施中对提高示波管的灵敏度有用的是（）
A. 尽可能把偏转极板L做得长一点
B. 尽可能把偏转极板L做得短一点
C. 尽可能把偏转极板间的距离d做得小一点
D. 将电子枪的加速电压提高
答案：AC。
高中物理：理想变压器的动态分析
高中物理：理想变压器的动态分析
理想变压器动态分析大致有两类情形：
（1）负载不变，原、副线圈的电压U1、U2，电流I1、I2，功率P入、P出随匝数比变化而变化；
（2）匝数比不变，上述各物理量随负载电阻的变化而变化.
共同策略：①根据题意弄清变量和不变量；②弄清变压器动态变化的决定关系.
例、四川汶川特大地震致使供电系统严重破坏. 为了确保灾后人民的生活得到及时救助，电力部门启动了临时供电系统，它由备用发电机和副线圈匝数可调的变压器组成，如图所示，图中R0表示输电线的电阻. 滑动触头P置于a处时，用电器恰好正常工作. 在下列情况下，要保证用电器仍能正常工作，则（）
A. 当发电机输出的电压发生波动使电压表V1示数小于正常值，用电器不变时，应使滑动触头P向上滑动
B. 当发电机输出的电压发生波动使电压表V1示数小于正常值，用电器不变时，应使滑动触头P向下滑动
C. 如果电压表V1示数保持正常值不变，那么当用电器增加时，滑动触头P应向上滑
D. 如果电压表V1示数保持正常值不变，那么当用电器增加时，滑动触头P应向下滑
分析：分析时，关键是看到理想变压器变化的本质：（1）当发电机输出的电压发生波动使电压表V1示数小于正常值时，意味着U1变小；（2）如果U1不变，当用电器增加时，实质就是负载电阻减小.
解析：当发电机输出的电压发生波动使电压表V1示数小于正常值，用电器不变时，由可知，当U1变小，n2应变大，则选项A正确；如果电压表V1示数保持正常值不变，由可知，当U1不
变，假设n2保持不变，那么当用电器增加时，副线圈中的总电阻将减小，则副线圈中的电流增大，而R0分担的电压将增大，用电器上分得的电压必然减小. 所以，为了确保用电器正常工作，滑动触头P应向上滑，则选项C正确.本题正确选项为AC.。
电容器问题的动态分析教学课件
电容器问题的动态分 析教学课件
REPORTING
目录
• 电容器的基本概念 • 电容器的工作原理 • 电容器问题的动态分析 • 电容器在电路中的应用 • 电容器问题的常见问题及解决方案 • 电容器问题的实验操作
PART 01
电容器的基本概念
电容器的定义
电容器是一种能够存储电荷的电子元 件，由两个相对的导体（通常为金属 箔或金属板）和它们之间的绝缘体（ 通常为电介质）组成。
电容器的放电过程
总结词
描述电容器在放电过程中如何通过导电介质释放所储存的电 荷的
详细描述
当电容器放电时，所储存的电荷通过导电介质（如金属导线 ）释放。放电初期，电流较大，随着电荷的逐渐释放，电流 逐渐减小，直到放电结束。在此过程中，电容器两端的电压 逐渐降低，直到为零。
电容器的储能原理
总结词
阐述电容器如何通过电场来储存能量的物理机制
信号处理
在音频、视频等信号处理电路中，电容器用于滤除信号中的噪声和杂波。
定时器
在计时器和定时器等电子设备中，电容器用于产生时间延迟和定时控制。
Байду номын сангаас
PART 05
电容器问题的常见问题及 解决方案
电容器漏电问题及解决方案
总结词
电容器漏电是指电容器在正常工 作时，其两极对外壳的绝缘电阻
下降或为零的现象。
详细描述
隔直通交
容抗
电容器对交流信号的阻碍作用称为容 抗，与频率和电容值成反比。
电容器在直流电路中相当于开路，在 交流电路中则能够通过交流信号。
PART 02
电容器的工作原理
电容器的充电过程
总结词
描述电容器在充电过程中电荷如何累积的机制
电容器的动态分析
U（4）用E ＝dU分析电容器两极板间电场强度的变化。
例题1 如图所示，两块较大的金属板A 、B 平行放置并与一电源相连，S 闭合后，两板间有一质量为m 、电荷量为q 的油滴恰好处于静止状态，以下说法中正确的是（ ）A. 若将A 板向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G 中有b →a 的电流B. 若将A 板向左平移一小段位移，则油滴仍然静止，G 中有b →a 的电流C. 若将S 断开，则油滴立即做自由落体运动，G 中无电流D. 若将S 断开，再将A 板向下平移一小段位移，则油滴向上加速运动，G 中有b →a 的电流思路分析：根据电路图可知，A 板带负电，B 板带正电，原来油滴恰好处于静止状态，说明油滴受到的竖直向上的电场力刚好与重力平衡；当S 闭合，若将A 板向上平移一小段位移，则板间间距d 变大，而两板间电压U 此时不变，故板间场强E ＝dU变小，油滴所受合力方向向下，所以油滴向下加速运动，而根据C ＝kdSr πε4可知，电容C 减小，故两板所带电荷量Q 也减小，因此电容器放电，所以G 中有b →a 的电流，选项A 正确；在S 闭合的情况下，若将A 板向左平移一小段位移，两板间电压U 和板间间距d 都不变，所以板间场强E 不变，油滴受力平衡，仍然静止，但是两板的正对面积S 减小了，根据C ＝kdSr πε4可知，电容C 减小，两板所带电荷量Q 也减小，电容器放电，所以G 中有b →a 的电流，选项B 正确；若将S 断开，两板所带电荷量保持不变，板间场强E 也不变，油滴仍然静止，选项C 错误；若将S 断开，再将A 板向下平移一小段位移，两板所带电荷量Q 仍保持不变，两板间间距d 变小，根据C ＝kd S r πε4，U ＝C Q 和E ＝d U ，可得E ＝SrQr επ4，显然，两板间场强E 不变，所以油滴仍然静止，G 中无电流，选项D 错误。
答案：AB例题 2 如图所示，水平放置的平行板电容器，两板间距为d 。
专题9 电容器的电容及动态分析-2021年高考物理静电
静电场考点突破微专题9 电容器的电容及动态分析一 知能掌握1.对电容的理解 电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量．由电容器本身的介质特性与几何尺寸决定，与电容器是否带电，带电量的多少、板间电势差的大小等均无关．2.平行板电容器电容的决定因素公式C ＝Q U 和C ＝εr S 4πkd的比较 (1)定义式：C ＝Q U，不能理解为电容C 与Q 成正比、与U 成反比，一个电容器电容的大小是由电容器本身的因素决定的，与电容器是否带电及带电多少无关．(2)决定式：C ＝εr S 4πkd ，εr为介电常数，S 为极板正对面积，d 为板间距离． 平行板的电容与板间距离d 成反比，与两半正对面积S 成正比，与板间介质的介电常数ε成正比，其决定式是：ds kd s C επε∝=4 3.电容器的充放电（1）充电过程：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能．充电过程中，电容器所带电荷量增加，电容器两极板间电压升高，电容器中电场强度增加。
当电容器充电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器两极板间电压与充电电压相等，充电后，电容器从电源中获取的能量称为电场能。
（2）放电过程：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能．放电过程中，电容器上电荷量减小，电容器两极板间电压降低，电容器中电场强度减弱，电容器的电场能转化成其他形式的能。
4.电容器的动态分析（1）两种情况：一是电容器两极板的电势差U 保持不变（与电源连接）；二是电容器的带电量Q 保持不变（与电源断开）（2）三个公式，C CU Q ∝= dd U E d S kd S C 14∝=∝=，επε （3）一个特情 充电后断开K ，保持电容器带电量Q 恒定，这种情况下sE s d U d s C εεε1,,∝∝∝5.综合分析：(1)电容器始终与恒压电源相连，电容器两极板间的电势差U 保持不变． 电容器的d 、S 、εr 发生变化，将引起电容器的C 、Q 、U 、E 变化．由kd S C πε4r =可知C 随d 、S 、εr 变化而变化．由Q ＝CU ＝kdS r πε4可知Q也随着d 、S 、εr 变化而变化．由E=U/d 知，E 随d 的变化而变化．(2)电容器充电后与电源断开，电容器两极所带的电荷量Q 保持不变．平行板电容器充电后，切断与电源的连接，电容器的带电荷量Q 保持不变，电容器的d 、S 、εr 变化，将引起C 、Q 、U 、E 的变化．由kd S C πε4r =可知C 随d 、S 、εr 变化而变化．由SkdQ kd S Q C Q U r r εππε44===可知，U 随d 、S 、εr 变化而变化．由SkQ k S Q Cd Q d U E r r εππε44====可知，E 随S 、εr 变化而变化．二、探索提升题型一 关于电容基本理解【典例1】如图所示为一只“极距变化型电容式传感器”的部分构件示意图．当动极板和定极板之间的距离d 变化时，电容C 便发生变化，通过测量电容C 的变化就可知道两极板之间距离d 的变化情况．在下列图中能正确反映C 与d 之间变化规律的图象是 ( )【答案】A题型二 电容器两类动态问题的分析方法【典例2】 一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地．两板间有一个正试探电荷固定在P 点，如图1所示，以C 表示电容器的电容、E 表示两板间的场强、φ表示P 点的电势，W 表示正电荷在P 点的电势能，若正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离l 0的过程中，各物理量与负极板移动距离x 的关系图象中正确的是( )图1【答案】C题型三电容器与电流流向、运动分析【典例3】如图2所示是测定液面高度h的电容式传感器示意图，E为电源，G为灵敏电流计，A为固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体．已知灵敏电流计指针偏转方向与电流方向的关系为：电流从左边接线柱流进电流计，指针向左偏．如果在导电液体的深度h发生变化时观察到指针正向左偏转，则()图2A．导体芯A所带电荷量在增加，液体的深度h在增大B．导体芯A所带电荷量在减小，液体的深度h在增大C．导体芯A所带电荷量在增加，液体的深度h在减小D．导体芯A所带电荷量在减小，液体的深度h在减小【答案】D【典例4】如图3所示，两块较大的金属板A、B相距为d，平行放置并与一电源相连，S闭合后，两板间恰好有一质量为m、带电荷量为q的油滴处于静止状态，以下说法正确的是()图3A．若将S断开，则油滴将做自由落体运动，G表中无电流B．若将A向左平移一小段距离，则油滴向上加速，G表中有b→a的电流C．若将A向上平移一小段距离，则油滴向下加速运动，G表中有b→a的电流D．若将A向下平移一小段距离，则油滴向上加速运动，G表中有b→a的电流【答案】C【典例5】如图4所示，平行板电容器AB两极板水平放置，A在上方，B在下方，现将其和二极管串联接在电源上，已知A和电源正极相连，二极管具有单向导电性，一带电小球沿AB中心水平射入，打在B极板上的N点，小球的重力不能忽略，现通过上下移动A板来改变两极板AB间距（两极板仍平行），则下列说法正确的是（）。
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例谈电容器和变压器的动态分析
作者：贺林卿夏德本
来源：《中学教学参考·中旬》 2014年第1期
安徽定远县职教中心（233200）贺林卿
安徽来安县大英中学（239234）夏德本
电容器是一种重要的电学元件，各种电器设备都少不了它。
而变压器是交变电路中常见的一种电器设备，也是远距离输送交变电流不可缺少的装置。
有关电容器和变压器的考题，在近几年的高考中也常涉及，尤其是考查有关它们的动态变化问题。
下面结合两例阐述这两种器件的动态分析方法。
一、电容器的动态变化分析
【例1】平行板电容器的两板A、B接于电池两极，一带正电小球用绝缘细线悬挂在电容器两板之间，细线与竖直方向的夹角为θ，如图1所示，那么：
A.保持开关S闭合，仅将A板向B板靠近，则θ角减小
B.保持开关S闭合，仅将A板沿极板方向下移少许，则θ角不变
C.将开关S断开，仅将A板靠近B板，则θ角增大
D.将开关S断开，仅将A板远离B板，则θ角减小
解析：分析小球受力，如图2所示，由tanθ=Eq/mg可知，θ的变化取决于场强E的变化。
保持开关S闭合，两板正对面积的变化仅改变电器的电容（减小）和带电量（减少），加在板
间的电压不变，板间距不变，∴场强E不变，故θ角不变；当两板间距离减小时，由E=U/d可知，E增大，θ角也应增大。
开关S断开时，电容器两板所带电荷量一定，由
C=Q/U=εS/4πkd及E=U/d可知E=4πkQ/εS与d无关，无论两极板是靠近还是远离，E都不变，θ也不变。
故正确选项为B。
二、变压器的动态变化分析
处理理想变压器问题的关键是要深刻理解变压器的工作原理，辨清原、副线圈中的变与不
变量，明确各量间的制约关系：（1）电压制约：当原、副线圈的匝数比n1/n2一定时，输出电压U2由输入电压U1决定，即U2=n2/n1U1（原制副）。
（2）电流制约：当n1/n2一定，且输
入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1=n2/n1I2（副制原）。
（3）负载制约：①副线圈的输出功率P2由用户负载决定P2=P负1+P负2……；②副线
圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，即I2=P2/U2。
为理顺彼此间的关系，通常以电压为
突破口，采用以下程序分析。
【例2】如图3所示为一理想变压器，S为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1
为加在原线圈两端的电压，I1为通过原线圈的电流，则（）。
A.保持U1及P的位置不变，
S由a合到b时，I将增大
B.保持U及P的位置不变，S由b合到a时，R消耗的功率减小
C.保持U1不变，S合在a处，使P上滑，I1将增大
D.保持P的位置不变，S合在a处，若U1增大，I1将增大
(责任编辑易志毅）。