高三物理电容器与电容1

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七、电容器与电容 带电体放在空中，它所带的电荷是会慢慢地失去的，为了保存电荷，我们就需要有一个能“装电荷的容器”——电容器。1、电容器：能够容纳（储存）电荷的器件。电容器是一种存储电荷的装置，它在收音机、电视机、洗衣机、电冰箱等各种家用电器中是一个不可缺少的关键元件之一。例如收音机的“调台”就是利用电容器来实现的。那么，电容器的构造如何？它有和性质及特点呢？ （1）构造：两个互相靠近且彼此绝缘的导体。a.电容器的极板：构成电容器的两个导体。b.最简单的电容器——平行板电容器：在两个正对的平行金属板间夹上一层电介质（绝缘体）。（2）工作方式:（演示）1）充电：使电容器带电的过程。（其它能转化为电场能）充电后两极板带有等量的异种电荷。若保持与电源连接，则板间电压U不变；若断开电源，则极板所带电量Q不变。2）放电：使电容器失去电荷的过程。（电场能转化为其它形式的能）（3）电容器是储存电场能的装置。1）原理：异种电荷互相吸引。2）电容器的电荷量：一个极板所带电量的绝对值。 不同的电容器容纳电荷的本领是不同的，就像不同的容器的装水量各不相同一样。为了衡量电容器这种本领的异同，我们引入一个新的物理量——”电容“。2、电容：描述电容器容纳电荷本领大小的物理量。（1）电容是电容器本身的一种属性，其大小与电容器的电荷量无关。对于一个固定的电容器来说，若其电荷量Q增大，则其正极板的电势升高，而负极板的电势降落，正、负极板的电势差U必增大，且Q与U成正比（Q↑→E↑→U↑），比值Q/U是一个常量。此常量越大，则表明U一定时，容纳了更多的电荷量Q，即此电容器的电容越大。 （2）概念：电容器所带电荷量Q与两极板间电势差U的比值叫电容器的电容。（3）定义式：（4）单位：法拉（简称法），符号为“F”。常用单位：微法（μF）、皮法（pF）。1μF=10-6F，1pF=10-12F。电容的大小显然应取决于自身的结构，那么跟哪些因素有关呢？（5）计算式： ++++++静电计静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量导体间的电势差，从指针的偏转角度就可以知道两个导体间的电势差。在Q和S不变时，d减小，U减小。由C=Q/U知：C增大。d↓则引力F↑，容量C↑ ++++++静电计在Q和d不变时，S越小，U越大。由C=Q/U可知：C越小。S↓相当于r↑，引力F↓，故C↓ ++++++静电计在Q、d和S不变时，插入电介质（εr增大），U减小。由C=Q/U知：C增大。介质插入平行板电容器两极中后，使正负极板中的电荷更加不易相向运动而中和，从而C↑。 （6）决定式：（平行板电容器）εr——相对介电常数；k=9.0×109N·m2/C2一般来说，电容器的电容决定于两极板的大小和形状、相对位置及板间的电介质。3、常用电容器：（1）按构造分:固定电容器：C不可变（符号为  ）可变电容器：C可改变（符号为 ）半可变电容器：C只能作微小改变 （2）按介质分：纸介电容器：容量大，价格低，体积小；损耗大，有电感。云母电容器：介质损耗小，绝缘性能好，较稳定。4、电容器的重要指标：电容及额定电压。瓷介电容器：耐磨，寿命长；易破碎。电解电容器：容量大（介质薄且两极近)，体积小；有极性，易漏电。（符号为：）（2）击穿电压：加在电容器两极上的极限电压。（1）额定电压：电容器长期工作所能承受的电压。一般情况下，工作电压应低于击穿电压。 感应起电机莱顿瓶----现在叫“电容器”小结：1、电容器是电器中是一个不可缺少的关键元件之一。 2、任何两个相近又彼此绝缘的导体均可认为是一个电容器（如一段双股塑料电线，两股平行的输电线等），其容量——电容的大小只跟电容器自身的构造（S、d、εr）有关，而与Q、U无关。3、利用公式C=εrS／4kπd，C=Q／U，E=U／d，可以判断电容器的带电量Q、两极板间电势差U、两极板间场强E的变化。(Q=εrS·U／4kπd;U=4kπQd/εrS;E=4kπQ/εrS)4、电容的串联：1/C=1/C1+1/C2+1/C3…电容的并联：C=C1+C2+C3+… 1、某电容C=20PF，那么用国际单位表示，它的电容为_________F．2×10-11练习巩固：2、两个电容器电量之比为2：1，电压之比为1：2，则它们的电容之比为_________。4:13、对于一个确定的电容器的电容正确的理解是：（）A．电容与带电量成比。B．电容与电势差成反比。C．电容器带电量越大时，电容越大。D．对确定的电容器，每板带电量增加，两板间电势差必增加。D 4、关于电容器的电容，下列说法正确的是：（）A.电容器所带的电荷越多，电容就越大B.电容器两极板间电压越高，电容就越大C.电容器所带电荷增加一倍，则两极间的电压也一定增加一倍D.电容表征电容器容纳电荷的本领的物理量CD5、有一正充电的平行板电容器，若使它的电荷量减少3×10-4C，其电压降为原来的三分之一，则:（）A、电容器原来的带电量可能是9×10-4CB、电容器原来的带电量为4.5×10-4CC、电容器原来的电压可能为1VD、电容器原来的电压可能为1×10-4VBC D6、下列说法中正确的是:（）A、平行板电容器一板带电＋Q，另一板带电－Q，则此电容器不带电。B、由公式C=Q/U可知，电容器的电容随带电量Q的增加而变大。C、平行板电容器保持带电量不变而增大板距时，两板间电压要减小。D、电容器的带电量与两极板间的电势差成正比。7、两块平行金属板带等量异量电荷，要使两板间的电压加倍，而板间的电场强度减半，应使（）A、两板的电荷量加倍，而距离变为原来的4倍B、两板的电荷量加倍，而距离变为原来的2倍C、两板的电荷量减半，而距离变为原来的4倍D、两板的电荷量减半，而距离变为原来的2倍C 8、用两节相同的电池给两个电容器C1和C2充电，已知C1＜C2，当达到稳定状态时，两电容器的电势差分别为U1和U2，带电量分别为Q1和Q2，则：（）A．U1＞U2B．U1=U2C．Q1=Q2D．Q1＜Q2BD9、某平行板电容器的电容为C，带电荷量为Q，相距为d，今在板间中点放一个电荷量为q的点电荷，则它受到的电场力的大小为（）A、B、C、D、C 10、对于给定的电容器，在描述电容量C、带电量Q、两板间电势差U的相互关系中，下列图1－16中正确的是：()ACE D11、在下图所示的实验装置中，平行板电容器的极板A与一个灵敏的静电计相接，极板B接地，若极板B稍向上移动一点，由观察到的指针变化做出平行板电容器电容变小的依据是：（）A、两极板间的电压不变，极板上的电荷量变小B、两极板间的电压不变，极板上的电荷量变大C、极板上电荷量几乎不变，两极板间电压变小D、极板上电荷量几乎不变，两极板间电压变大 A12、平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两板间有一正电荷（电荷量很少）固定在P点，如图所示，以U表示电容两极板间的电压，E表示两极板间的场强，Ep表示正电荷在P点的电势能，若保持负极板不动，而将正极板移至图中虚线所示的位置，则（）A、U变大，Ep不变B、E变大，Ep不变C、U变小，Ep变大D、U不变，Ep不变解：由U=4kπQd/εrS及E=4kπQ/εrS可知：d增大，则U增大而E不变；Ep=qφp=q·Ed1也不变。 13、如图所示，C1和C2是两个相同的平行板电容器，带有相等的电荷量，用导线连接如图。今在电容器C1的两极板间插入一块电介质，在电介质插入的过程中，下列哪些现象会发生（）A、导线上有电流通过，方向为ab,cdB、导线上有电流通过，方向为ba,dcC、达到稳定时，C1两极板间的电压高于C2两极板间的电压D、C2的带电量保持不变B简析：εr↑则C↑，若Q不变则U↓，要维持U1=U2，就需对C1“充电”。