第5节 科学探究：电容器

第5节科学探究：电容器教学目标1．知道电容器的概念，掌握电容器充、放电的原理和电流变化情况。

2．掌握电容的相关概念。

3．掌握影响平行板电容器电容的因素。

4．认识一些常用电容器。

教学重难点教学重点电容的概念公式和影响平行板电容器电容的因素。

教学难点充放电过程中电容器相关物理量的动态变化。

教学准备多媒体设备、静电计、带绝缘支架的导体圆板(两个)、起电机、电介质板(泡沫塑料板)、各种常用电容器。

教学过程新课引入展示图片：电容器教师：通过视频我们知道，瓶子不但可以装水，还能装电。

那么，莱顿瓶是如何装电的呢？又是怎么把电取出来呢？今天我们就来学习新时代的莱顿瓶——电容器。

讲授新课一、观察电容器的充、放电现象教师展示电容器的图片，同时拿出实物电容器给学生观察。

教师讲解：能储存电荷的电学元件称为电容器，两块彼此绝缘的平行金属板可组成最简单的电容器，即平行板电容器。

注意通过定义，我们知道电容器是由两个导体组成。

组成电容器的导体称为电容器的两个极板。

又因为电容器要彼此绝缘，所以两个极板之间要用绝缘体隔开，也就是说电容器极板中间的物质是绝缘体，我们称为电介质。

教师提问：怎么让电容器储存电荷呢？学生回答：给电容器充电。

教师讲述：给电容器充电就是让电容器两极板带上等量异种电荷的过程。

我们用如图所示的电路图给电容器充电，当开关闭合，在电源的作用下，正电荷不断地聚集在电容器上极板上，同时下极板不断聚集负电荷。

由于正负电荷的聚集使电容器两极板之间形成一个匀强电场，同时两极板之间也产生了电势差也就是电压。

直到我们的电压等于电源电压，充电结束，此时电路中没有了电流。

注意，在充电过程中，我们如果以顺时针方向规定为电流正方向。

那么，电容器充电时电路中的电流如右图所示，开始电流很大，然后逐渐减小，直到电容器充满电时电流为零。

这样电容器就储存上了电荷。

在这里大家要注意，我们以后所说的电容器所带电荷量是指电容器一个极板所带电荷量的绝对值。

高二物理电容器知识点电容器是物理学中重要的电学元件，广泛应用于电子设备和电路中。

了解和掌握电容器的知识对于高中物理学习非常重要。

本文将介绍高二物理中的电容器知识点。

一、电容器基本概念电容器是由两个导体之间通过电介质隔离而构成的装置。

其中一个导体带正电荷，另一个导体带负电荷，二者之间存在电势差。

电容器的单位是法拉（F），符号为C。

电容器的容量取决于导体之间的距离和电介质介电常数。

二、平行板电容器平行板电容器是最简单的电容器，由两块平行金属板组成，两板之间填充电介质。

电容器的容量与两板面积A、板间距离d和电介质介电常数k有关。

容量C可以用公式C = kε0A/d表示，其中ε0为真空中的介电常数。

三、电容器的充放电过程1. 充电过程：当平行板电容器接入电源时，电荷会从电源的正极流向电容器的一极板，同时另一极板上的电荷流入电源的负极，直到电容器两极板上的电压达到电源电压为止。

2. 放电过程：当断开电源连接时，电容器会通过外电路放出储存的电荷，直到两极板上的电势差降至零。

四、串联和并联电容器1. 串联电容器：当多个电容器连接在同一电路上，其模拟电压相等，但电荷分布不均匀。

串联电容器的总容量为各个电容器倒数之和的倒数，即1/C = 1/C1 + 1/C2 + ...2. 并联电容器：当多个电容器的正极和负极相连时，其模拟电压相等，电荷分布均匀。

并联电容器的总容量为各个电容器容量之和，即C = C1 + C2 + ...五、能量和电容器电容器可以储存电荷，它的能量由以下公式计算：E = 1/2CV²，其中E为能量，C为电容量，V为电压。

当电容器充电时，电能转化为储存在电场中的能量；在放电过程中，电场的能量转化为电能。

六、应用领域电容器在现代电子设备和电路中具有广泛应用，如滤波器、隔直流、信号传输和储存等。

电容器还可以作为存储器件，例如动态随机存取存储器（DRAM）。

总结：本文介绍了高二物理电容器的基本概念、平行板电容器、充放电过程、串联与并联电容器、能量和应用领域等知识点。

高二物理电容器知识点梳理电容器是物理学中重要的电路元件之一，它具有储存电荷的能力。

在高二物理学习中，电容器是一个重要的知识点。

本文将对高二物理电容器相关知识进行梳理，帮助读者更好地理解和掌握这一内容。

一、电容器的基本概念电容器是由两个金属板和介质组成的装置。

其中，两个金属板分别被连接到电源的两极，而介质则位于两个金属板之间。

电容器的电容量表示电容器储存电荷的能力，通常用符号C表示，单位是法拉（F）。

二、平行板电容器的特点与计算平行板电容器是一种形式简单的电容器，由两个平行的金属板组成，中间由一种绝缘介质隔开。

平行板电容器的电容量与三个因素有关：金属板的面积A、金属板间的距离d以及介质的介电常数ε。

通过以下公式可以计算平行板电容器的电容量C：C = ε * A / d三、电容器的串联与并联在电路中，电容器可以进行串联和并联的组合。

串联电容器的总电容量等于各个电容器电容量的倒数之和的倒数，即1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ...。

而并联电容器的总电容量等于各个电容器电容量的总和，即C = C1 + C2 + C3 + ...。

四、电容器的充放电过程在充电过程中，当电容器两端接入电源后，电流会从电源流入电容器，逐渐累积在金属板上，导致电容器的电势上升。

如果电源断开，电容器会开始放电，电荷从金属板逐渐流回电源，导致电势下降。

充放电过程遵循RC电路的指数衰减规律。

五、电容器的能量电容器可以储存电荷，储存电荷的同时也储存了电场能量。

电场能量可以通过以下公式计算：E = 1/2 * C * V^2其中，E表示电场能量，C表示电容量，V表示电压。

六、电容器在电路中的应用电容器在电路中有许多重要应用。

例如，电容器可以用来滤除直流电信号中的交流干扰，实现直流电与交流电的分离；电容器还可以用于存储电荷并在需要时释放，用来提供瞬态电流。

综上所述，高二物理电容器知识点的梳理涉及了电容器的基本概念、平行板电容器的特点与计算、电容器的串联与并联、电容器的充放电过程、电容器的能量以及电容器在电路中的应用等方面。

高中物理电容器知识点在高中物理的学习中，电容器是一个重要的知识点。

它不仅在电学部分有着关键地位，也与实际生活中的许多电器设备息息相关。

一、电容器的基本概念电容器是一种能够储存电荷的装置。

它由两个彼此靠近又相互绝缘的导体组成，这两个导体分别称为电容器的两极。

常见的电容器有平行板电容器、圆柱形电容器和球形电容器等，其中平行板电容器在高中物理中研究得最多。

当给电容器的两极加上电压时，电容器就会储存电荷。

电容器储存电荷的能力用电容来表示，电容的定义式为：C ＝ Q/U，其中 C 表示电容，Q 表示电容器所带的电荷量，U 表示电容器两极板间的电压。

电容的单位是法拉（F），但在实际应用中，常用的单位还有微法（μF）和皮法（pF）。

二、平行板电容器平行板电容器是由两块相互平行且彼此靠近的金属板组成，中间夹有绝缘物质（电介质）。

其电容的大小与极板的正对面积、极板间的距离以及电介质的介电常数有关。

平行板电容器的电容公式为：C ＝εS/4πkd ，其中ε 是电介质的介电常数，S 是极板的正对面积，d 是极板间的距离，k 是静电力常量。

从这个公式可以看出，当极板的正对面积越大、极板间的距离越小时，电容就越大；电介质的介电常数越大，电容也越大。

三、电容器的充电和放电电容器的充电过程：当把电容器接在电源上时，电源的正极与电容器的正极板相连，电源的负极与电容器的负极板相连。

在电场力的作用下，电子从电源的负极移动到电容器的负极板，正电荷从电源的正极移动到电容器的正极板，电容器两极板上的电荷逐渐增加，两极板间的电压也逐渐增大，直到等于电源电压，充电过程结束。

电容器的放电过程：当用导线把充电后的电容器两极板接通时，电容器两极板上的电荷在电场力的作用下通过导线中和，电容器两极板间的电压逐渐减小，直到为零，放电过程结束。

在充电和放电过程中，电路中会有电流产生，但电流是短暂的。

充电时电流逐渐减小，放电时电流逐渐减小。

四、电容器在电路中的作用电容器在直流电路中，当电路稳定后，电容器相当于断路；在交流电路中，由于电流的方向不断变化，电容器会不断地充电和放电，相当于通路。

鲁科版高中物理必修三第2章《第5节科学探究：电容器》一．选择题（共15小题）1．下列电学元器件属于电容器的是（）A．B．C．D．2．如图所示，先接通开关S使电容器充电，然后断开S，减小两极板间的距离时，电容器所带电量Q、电容C、两极板间电势差U的变化情况是（）A．Q不变，C变大，U变小B．Q不变，C变小，U变大C．Q变小，C变小，U不变D．Q变大，C不变，U不变3．如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，E p表示点电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角。

若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则（）A．θ增大，E p增大B．θ增大，E不变C．θ减小，E p不变D．θ减小，E减小4．如图所示，将平行板电容器与电池组相连，两板间的带电尘埃恰好处于静止状态．若将两板缓慢地错开一些，其他条件不变，则（）A．电容器带电量不变B．尘埃将向上运动C．检流计中有a→b的电流D．检流计中有b→a的电流5．如图所示，充电后与电源分离的平行板电容器，其正极板接地，在极板间P点有一带电液滴处于静止状态．现将B板移至虚线处，则（）A．两板间电压变大B．P点场强不变，但电势降低C．电荷q仍保持静止D．电荷q的电势能减小6．一个电容器的规格是“10μF50V”，则（）A．这个电容器的电容为10﹣5FB．这个电容器加上50V电压时，电容才是10μFC．这个电容器没有电压时，电容为0D．这个电容器加的电压不能低于50V7．要使平行板电容器的电容增大（）A．增大电容器的带电量B．增大电容器两极板的正对面积C．增大电容器两极间的电压D．增大电容器两极板的距离8．下列对于电容器的电容C＝的认识，正确的是（）A．电容器所带电荷量越大，其电容越大B．电容器两极板间的电势差越小，其电容越大C．电容C与电容器所带的电荷量及极间的电势差无关D．电容C由电容器所带的电荷量及极间的电势差决定9．如图所示，电源A两端的电压恒为6V，电源B两端的电压恒为8V，当开关S从A扳到B时，通过电流计的电荷量为1.2×10﹣5C，则电容器的电容约为（）A．2×10﹣5 F B．1.5×10﹣6 F C．6×10﹣6 F D．8.6×10﹣7 F10．下列元器件中，哪一个是电容器？（）A．B．C．D．11．一平行板电容器，充电后与电源断开，负极板接地，在两极板间有一正电荷，电荷量足够小，固定在P点，如图所示，以E表示两极板间的场强，U表示电容器两极板间的电势差，ε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位置，则（）A．U变小，ε不变B．E变大，ε变大C．U变大，ε变小D．U不变，ε不变12．平行板电容器两个带电极板之间存在引力作用，引力的大小与内部场强E和极板所带电荷量Q的乘积成正比．今有一平行板电容器两极板接在恒压直流电源上，现将A极板下移使A、B两板间距为原来的，则A、B两极板之间的引力与原来的比值是（）A．B．C．D．13．要使平行板电容器两极板间的电压加倍，同时极板间的场强减半，可采用（）A．两板电量加倍，距离变为原来的4倍B．两板电量加倍，距离变为原来的2倍C．两板电量减半，距离变为原来的4倍D．两板电量减半，距离变为原来的2倍14．如图所示，平行放置的金属板A、B组成一只平行板电容器，保持开关S闭合，若A、B金属板间距增大，电容器所带电荷量Q、电容C、两板间电势差U，电容器两极板间场强E的变化情况是（）A．Q变小，C变小，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15．如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地，静电计所带电量很少，可被忽略．一带负电油滴被固定于电容器中的P点．现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则说法不正确的（）A．平行板电容器的电容值将变小B．静电计指针张角变小C．带电油滴的电势能将减少D．若先将上极板与电源正极的导线断开再将下极板向下移动一小段距离，则带电油滴所受电场力不变二．填空题（共5小题）16．有一充电的平行板电容器，两板间电压为3V，现使它的电荷量减少3×10﹣4C，于是电容器两极板板间的电压降为原来的，此电容器的电容是F，若电容器极板上的电荷全部放掉，电容器的电容是F．17．如图所示为电容器C与电压U的电源连接成的电路．当电键K与1接通，电容器A板带电，B板带电，这一过程称电容器的．电路稳定后，两板间的电势差为．当K与2接通，流过导体acb的电流方向为，这就是电容器的过程．18．一平行板电容器的电容为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，如图所示，则下列各量的变化是：电容C′＝，带电量Q′＝，电势差U′＝，板间场强E′＝．19．一个电容器充电后断开开关，然后用绝缘工具把两板靠近些，则电容器的电容量；每板的带电量（填增大、不变、减小）．20．一个平行板电容器，电容为200pF，充电后两板间电压为100V，则电容器的带电量是C，保持电容器与电源相连，将两板间距离减半，则电容器的带电．三．计算题（共3小题）21．如图所示，已知平行板电容器两极板间距离d＝4mm，充电后两极板电势差为120V．A板带正电，若它的电容为3μF，且P到A板距离为1mm。