高中物理关于平行板电容器的分析
拓展资料：平行板电容器的动态分析(高中物理教学课件)
极板间的电压是U，充电荷量为Q，两极板间场强为E，
电容为C，现将两极板间距离减小，则（ BCD）
A.Q变大
B.C变大
C.E不变
D.U变小
例3.如图所示，有一个平行板电容器，A板带电荷量为 +Q，B板接地，在A、B两板间的电场内有一固定点P。 下列说法中正确的是（ A ） A．若B板固定，A板下移，则P点的电场强度不变，P点 电势不变
解：(1)稳定后由欧姆定律知：I U 1A (注 板2)上意稳定的：后电求C性电与，容R若器2并电的联性电，未量电发变压生化U CR变Δ1Q化，IRR则22要Δ注6QV＝意Q两2极-Q1， Q电1 性 C发U生C 了1变.8化10则4ΔCQ（＝上Q正2+下Q负1 ） (3)断开电键后R1相当于导线，电压UC ' 10V
一.平行板电容器的动态分析
1.电键k保持闭合分析。
若B板接地，φP怎么变？ 在板间P点放一正点电荷，则 EP怎么变？若放一负电荷EP怎 么变？A接地呢？
k +++++++ A +U,d P
B ------
B板下移：U不变，C变小，Q变-小- ，E变小
U U AP U PB，U AP Ed AP，d AP不变E U AP U PB
Q
U
E
↓ 不变 ↓
不变 ↑ 不变
EU d
CQ U
C rS 4kd
φP
EP
↓
↓
↓
↓
φP
EP
↓
↑
↓
↑
例1.（多选）平行板电容器充电平衡后与电源相连，两
极板间的电压是U，电荷量为Q，两极板间场强为E，电
创新实验——定量探究平行板电容器的电容
总第360期2021年4月创新实验—定量探究平行板电容器的电容姜 葛 张云莹摘 要：以往教学中，由于平板电容器正对面积和极板间距离的限制，很难定量测量平行板电容器的电容。
自制的平行板电容器可以通过改变极板之间PVC 塑料纸的数量，实现极板间的距离的定量变化；可以通过向一侧平移上极板，实现定量改变电容器的正对面积。
使用电容表测量自制的平行板电容器，可以有效、精准地定量探究平行板电容器的电容。
关键词：定量探究；电容器的电容；创新设计作者简介：姜葛，硕士，一级教师。
北京市昌平区教师进修学校，102200张云莹，本科，高级教师。
北京市昌平区教师进修学校，102200基金项目：北京物理学会2020—2021年度立项课题一般课题《基于大数据诊断实施精准教学的实践研究》(编号：WLXH202005)。
一、研究背景物理学科基于观察与实验构建物理模型，应用数学等工具，通过科学推理和论证，形成系统的研究方法和理论体系。
物理学是一门以实验为基础的自然科学，实验是物理学科最突出的特点。
实验教学的功能不仅仅是为了引出概念、验证规律、提高学生动手能力，更重要的是要通过实践教学培养学生的核心素养。
通过物理实验创设情境，有助于学生形成基本的物理观念，并用这些观念解释自然现象、解决实际问题。
物理实验教学可以激发学生的思维，培养学生的创造力，有助于加深学生对知识的理解，有利于提高学生探索问题和解决问题的能力，从而发展学生的科学思维。
物理实验教学可以分为演示实验、学生实验和课外实验三类。
演示实验是指配合教学内容由教师操作示范的实验。
演示实验可以将抽象变具体、将复杂变简单，把要研究的物理现象清楚地展现在学生面前，使学生对物理事实获得具体、明确的认识。
演示实验可以培养学生的观察能力、实事求是的科学态度，引发学生的学习兴趣，具有不可替代的作用。
通过开发演示实验器材，可以实现对学生的物理观念的培养。
通过开展演示实验，可以实现对学生物理思维能力和实验探究能力的培养。
平行板电容器电容公式的推导
Ｕ：Ｅｄ：马；４，ｒｋａｄ：４ｎｋ％，
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万方数据
平行板电容器电容公式的推导
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 曹铁岭， 鲁建全 郑州外国语学校,河南,郑州,450001 中学物理（高中版） ZHONGXUE WULI(GAOZHONG BAN) 2011,29(2)
．Ｉ得
４
Ｃ
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ｅ，
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２百，
两极板闻充满同一种电介质时的电容 处在电场Ｅ０中的电介质，会产生极化电荷，极化电荷形
两极板问充满同一种介质后，两板间的电压
成的电场与原电场方向相反，使该处的实际场强Ｅ相对没有 电介质时变小．我们把没有电介质时电场Ｅ０与放入电介质 后的实际场强Ｅ的比值定义为电介质的相对介电常数￡，，有
中学物理 ・教材研究・
Ｖ０１．２９
Ｎｏ．０３
２０１１年２月
Hale Waihona Puke 平行板电容器电容公式的推导
曹铁岭鲁建全
（郑州外国语学校河南郑州４５０００１）
平行板电容器的电容由什么决定？人教版新教材这样说 明：理论分析表明，当平行板电容器的两极板间是真空时，电
Ｃ
又有
簧＝ｅｏｓＯ，
面积微元ｄＳ的点电荷在０处激发场强在ｚ方向的分量
要有联系观点 分析教材时，要注意把握物理概念、规律问的相互联系，
个部分的功能之和．因此，进行教材分析，也要以知识整体为 背景．虽然教材是一节一节写的，课堂教学是一堂一堂进行 的，但是要讲好某一知识点，只有把这～节知识放在知识整 体中去认识，进行全方位、多角度的分析研究，才能真正掌握 它的内容，认识它在整个教材结构中的地位，准确把握它与 其它知识间的联系．唯有此，才能居高临下地深刻理解教材 中各部分具体知识，以做到融会贯通，深入浅出．例如，牛顿 第二定律有重要的理论价值，要想恰当地掌握这部分教材的 要求，就要把其放在整个中学物理知识背景中去分析．不仅
平行板电容器的动态变化规律 高中物理课件11-7
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 C 不变，将 Q 变为原来的两倍，则 U 变为原来的两倍 D.保持 d、C 不变，将 Q 变为原来的一半，则 E 变为原来的一半
笔记
根据决定式 C＝ εrS ，分析出电容的变化情况；根据定义式：C＝Q，分析出两板间电势差
4πkd
U
的变化情况；根据 E＝U＝ Q ＝4kπQ，分析出板间场强的变化情况. d Cd εrS
等 Q 型动态分析的结论：由 E＝4kπQ变形得 E＝4kπ·Q，即 E∝Q，其中Q称为电荷的面密
εrS
εr S
第7节 平行板电容器的动态变化规律
二、平行板电容器的动态分析
1.电容器的瞬时性
总结
电荷移动需要时间，即电容器的电荷量在一瞬间几乎不变，电容器与弹簧类似，具有瞬时
性，在极短的时间内，认为极板上电荷量保持不变.
第7节 平行板电容器的动态变化规律
二、平行板电容器的动态分析
2.等U型与等Q型的动态分析
笔记
(4)意义：电容器容纳电荷本领的高低． (5)决定因素：由电容器本身物理条件(大小、形状、相对位置及电介质)决定，与电容器是 否带电及电压无关．
第7节 平行板电容器的动态变化规律
一、基础知识梳理 3.平行板电容器的电容
笔记
(1)决定式：C＝ εrS . 4πkd
(2)决定因素：正对面积，相对介电常数，两板间的距离．
4.公式 C＝Q和 C＝ εrS 的比较
U
4πkd
(1)定义式：C＝Q，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 U
高中物理电容器和电容典型例题解析
高中物理电容器和电容典型例题解析IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】电容器和电容典型例题【例1】平行板电容器所带的电荷量为Q＝4×10-8C，电容器两板间的电压为U＝2V，则该电容器的电容为；如果将其放电，使其所带电荷量为原来的一半，则两板间的电压为，两板间电场强度变为原来的倍，此时平行板电容器的电容为。
【例2】如图电路中，A、B为两块竖直放置的金属板，G是一只静电计，开关S合上时，静电计张开一个角度，下述情况中可使指针张角增大的是A、合上S，使A、B两板靠近一些B、合上S，使A、B正对面积错开一些C、断开S，使A、B间距增大一些D、断开S，使A、B正对面积错开一些【例3】一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地。
两板间有一个正电荷固定在P点，如图所示，以E表示两板间的场强，U表示电容器两板间的电压，W表示正电荷在P点的电势能，若保持负极板不动，将正极板向下移到图示的虚线位置则：（）A、U变小，E不变B、E变小，W不变C、U变小，W不变D、U不变，W不变【例4】置于真空中的两块带电的金属板，相距1cm，面积均为10cm2，带电量分别为Q1=2×10-8C，Q2=-2×10-8C，若在两板之间的中点放一个电量q=5×10-9C的点电荷，求金属板对点电荷的作用力是多大？【例5】A，B两块平行带电金属板，A板带负电，B板带正电，并与大地相连接，P为两板间一点。
若将一块玻璃板插入A，B两板间，则P点电势将怎样变化。
【例6】一个平行板电容器，使它每板电量从Q1=30×10-6C增加到Q2=36×10-6C时，两板间的电势差从U1=10V增加到U2=12V，这个电容器的电容量多大？如要使两极电势差从10V降为U2'=6V，则每板需减少多少电量．【例7】一平行板电容器的电容量为C，充电后与电源断开，此时板上带电量为Q，两板间电势差为U，板间场强为E．现保持间距不变使两板错开一半（图1），则下列各量的变化是：电容量C′=______，带电量Q′=______，电势差U′=______，板间场强E′______．【例8】如图1所示，把一个平行板电容器接在电压U=10V的电源上．现进行下列四步动作：金属板；（3）打开S；（4）抽出金属板．则此时电容器两板间电势差为 [ ]A．0V B．10V C．5V D．20V【例9】三块相同的金属平板A、B、D自上而下水平放置，间距分别为h和d，如图所示．A、B两板中心开孔，在A板的开孔上搁有一金属容器P，与A板接触良好，其内盛有导电液体．A板通过闭合的电键S与电动势为U0的电池的正极相连，B板与电池的负极相连并接地．容器P内的液体在底部小孔O处形成质量为m，带电量为q的液滴后自由下落，穿过B板的开孔O'落在D板上，其电荷被D板吸附，液体随即蒸发，接着容器底部又形成相同的液滴自由下落，如此继续．设整个装置放在真空中．（1）第1个液滴到达D板时的速度为多少？（2）D板最终可达到多高的电势？（3）设液滴的电量是A板所带电量的a倍（a=），A板与 B板构成的电容器的电容为C0=5×10-2）12F，U0=1000V，m=，h=d=5cm．试计算D板最终的电势值．（g=10m／s（4）如果电键S不是始终闭合，而只是在第一个液滴形成前闭合一下，随即打开，其他条件与（3）相同．在这种情况下，D板最终可达到电势值为多少？说明理由．【例1】【解析】由电容器电容的定义式得：()F F U Q C 881022104--⨯=⨯==，电容的大小取决于电容器本身的构造，与电容器的带电量无关，故所带电荷量为原来一半时，电容不变。
高中物理教学中平行板电容器的学习教学要点解析
等
高中 物理教学中 平行板电 容器的学习教学要点解析
◆尚 兴
（ 江苏省徐州市沛县歌风巾学）
【 摘要】平行板 电容 器在 高中物理的学 习过 程 中占据 着极 为重要 的地位 ， 但 是 由于平行板 电容 器在 日常 生活 中极 为少见， 因此高 中物理
平 行 板 电容 器 中存 在 的 问题 都 不是 高 中 学 生所 熟 悉 的 ， 导致 在 概 念 的 认 识 和 处 理 上 ， 存 在 着极 大 的偏 差 。 对 两 类 基 本 问题 进 行 了 讨 论 ， 叉详 细 阐述 了平 行 板 电 容 器 中较 为稳 定 的含 容 电路 ， 最后 分析 介 绍 了平 行 板 电容 器 动 态含 容 的 电路 。 【 关 键 词 ｌ高 中物 理 平 行 板 电容 器 教 学 要 点
虽然平行板电容器在电器设备 中属于较为 常见 的元件 ， 但是 电容器是 从 图 １中可 以看 出， 将一个不带电的平行板的 电容器 放置在真此中学 生对其没 有什 么概念 ， 也 就 没 有 什 境中 ， 两板 之间的距离是 ｄ ， 电容是 ｃ ， 位 于上方的平行板 接地 ， 目前 电路 中 么 经验 可 言 。从 近 几 年 的 高考 物 理 题 目可 以看 出 ， 与 平 行 板 电容 器 有 关 的 的质 量 是 ｍ， 而 带 电 荷量 是 ｑ ， 以相 同 的 速 度 沿 着 图 中虚 线 的 位 置 运 动 ， 第 问题 。 出现 的 频率 较 为频 繁 ， 这 也 就 表 明平 行 板 电 容 器 已 经 成 为 高 中 物 理 学 习 中 的 重 中 之 重 。 为 了 加 强 学生 对 于 电 容 器 的 了解 ， 对 电 容 器 有 关 的 概 念 充分 的 理解 ， 在 进 行 这 一课 程 的 讲解 时 。 对平行板 电容器进行 了实验 ， 让
对平行板电容器电容公式的定量解释
对平行板电容器电容公式的定量解释-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1对平行板电容器电容公式的定量解释性说明后总结出来的。
这种作法虽然直观、印象深，但由于它是在定性演示实验的基础上生硬地总结出定量的公式。
所以只能使学生确信：平行板电容器的电容C的大小，随介电常量ε增大而增大，随正对面积S的增大而增大，随极板的距离d的增大而减小。
并不能准确地说明：平行板电容器的电容C的大小，跟介电常量ε成正比，跟正对面积S成正比，跟极板的距离d成反比。
讲完这个公式后，许多学生问：能否用高中物理知识对平行板电容器的电容公式作定量解释。
下面是我们运用高中物理知识对平行板电容器的电容公式作的定量解释。
我们主要是运用以下四方面知识解释的。
1．平行板电容器两极板间是匀强电场，其电场强度E的大小可用两极板间电场线的密度来表示。
电场线密度正比于极板上单位面积的电量。
2．在匀强电场中，沿电场线方向的两点间（对平行板电容器来说，就是两极板间）的电势差等于场强和两点间距离的乘积，即UAB=E·dAB。
3．平行板电容器两极板间充满均匀电介质后，两极板之间的电场仍然是匀强电场。
电介质中的电场强度E与空气介质中的电场强度E o（严一、为什么平行板电容器的电容C跟正对面积S成正比图1中的两平行板电容器（a）、（b），它们的两极板间的电介质都是空气，其介电常量相同：εa=εb=εo=1。
两极板距离也相同：d a=d b=d o但两极板的正对我们知道：电场线的疏密程度可以表示电场强度的大小。
平行板电容器极板间是匀强电场，电场线的疏密程度是均匀的。
如果正对面积为S a，带电量为Q的平行板电容器极板间电场强度是E a。
那么，正对面积极板间电场线密度为正对面积为S a的电场线密度的2倍，因此它的极板间电场强度就是正对面积为S a的极板间电场强度的2倍，即E b=2E a。
对比（1）、（3）两式可知：当平行板电容的ε、d不变时，其电容C的大小跟两极板正对面积S成正比。
人教版高中物理必修第三册第十章第节平行板电容器的动态变化分析课PPT
A.极板上的电荷量变大,极板间电场强度变大 B.极板上的电荷量变小,极板间电场强度变大 C.极板上的电荷量变大,极板间电场强度不变 D.极板上的电荷量变小,极板间电场强度不变
ex1. 如图所示，水平放置的平行金属板与 电源相连，板间距离为d，闭合开关
稳定后，板间有一质量为m．电量为q
讨论：C、Q、U、E的变化
C rS rS 4kd d
E U Q 4kQ 1 d Cd r S r S
U Q C
Q 4kdQ rS rS
4kd
d
rS
讨论：C、Q、U、E的变化
推论2：电容器所带电荷量Q恒定不变时，则E与d无关，而与εr和S有关。
栏目索引
B
ex2.
栏目索引
一平行板电容器两极板间距为d、极板面积为S，电 容为ε0S/d，其中ε0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( )
板间的距离为d，静电计指针偏角为θ.实验中，极
板所带电荷量不变，若( )
A．保持S不变，增大d，则θ变大
B．保持S不变，增大d，则θ变小
C．保持d不变，减小S，则θ变小
D．保持d不变，减小S，则θ不变
ex6.
在如图所示的实验装置中，平行 板电容器的极板B与一灵敏静电计 相接，极板A接地。下列操作中可 以观察到静电计指针张角变大的是 （）
平行板电容器的电容与极板的⑧ 正对面积 成正比,与电介质的相对介电 常数成正比,与⑨ 两极板间的距离 成反比。
(2)平行板电容器电容的决定式:
C rS 4k d
注意:
k为静电力常量。
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适用于任何电容器。
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