高中物理电容器知识点与习题总结
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电容与电容器(一)1. 电容器——容纳电荷的容器(1)基本结构:由两块彼此绝缘互相靠近的导体组成。
(2)带电特点:两板电荷等量异号,分布在两板相对的内侧。
(3)板间电场:板间形成匀强电场(不考虑边缘效应),场强大小E=U/d,方向始终垂直板面。
充电与放电:使电容器带电叫充电;使充电后的电容器失去电荷叫放电。
充电过程实质上是电源逐步把正电荷从电容器的负极板移到正极板的过程。
由于正、负两极板间有电势差,所以电源需要克服电场力做功。
正是电源所做的这部分功以电能的形式储存在电容器中,放电时,这部分能量又释放出来。
电容器所带电量:电容器的一个极板上所带电量的绝对值。
击穿电压与额定电压:加在电容器两极上的电压如果超过某一极限,电介质将被击穿而损坏电容器,这个极限电压叫击穿电压;电容器长期工作所能承受的电压叫做额定电压,它比击穿电压要低。
2. 电容(1)物理意义:表征电容器容纳(储存)电荷本领的物理量。
(2)定义:使电容器两极板间的电势差增加1V所需要增加的电量。
电容器两极板间的电势差增加1V所需的电量越多,电容器的电容越大;反之则越小。
定义式:式中C表示电容器的电容,表示两板间增加的电势差,表示当两板间电势差增加时电容器所增加的电量。
电容器的电容还可这样定义:表示电容器的带电量,U表示带电量为Q时两板间的电势差。
电容的单位是F,应用中还有和,1F=。
注意:电容器的电容是反映其容纳电荷本领的物理量,完全由电容器本身属性决定,跟电容器是否带电,带电量多少以及两板电势差的大小无关。
(3)电容大小的决定因素电容器的电容跟两极板的正对面积、两极板的间距以及两极板间的介质有关。
两极板的正对面积越大,极板间的距离越小,电介质的介电常数越大,电容器的电容就越大。
通常的可变电容器就是通过改变两极板的正对面积来实现电容量的改变的。
题型1、电容概念的理解问题:例1. 对一电容充电时电容器的电容C、带电量Q、电压U之间的图象如图所示,其中正确的是()答案:CD 变式1:对于水平放置的平行板电容器,下列说法正确的是()A. 将两极板的间距加大,电容将增大B. 将两极板平行错开,使正对面积减小,电容将减小C. 在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板,电容将增大D. 在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板,电容将增大答案:BCD变式2、21.如图所示,C为中间插有电介质的电容器,a和b为其两极板;a板接地;P和Q为两竖直放置的平行金属板,在两板间用绝缘线悬挂一带电小球;P板与b板用导线相连,Q板接地。
高一物理《电容器的电容》知识点总结一、电容器1.基本构造:任何两个彼此绝缘又相距很近的导体,都可以看成一个电容器.2.充电、放电:使电容器两个极板分别带上等量异种电荷,这个过程叫充电.使电容器两极板上的电荷中和,电容器不再带电,这个过程叫放电.3.从能量的角度区分充电与放电:充电是从电源获得能量储存在电容器中,放电是把电容器中的能量转化为其他形式的能量.4.电容器的电荷量:其中一个极板所带电荷量的绝对值.二、电容1.定义:电容器所带电荷量Q 与电容器两极板之间的电势差U 之比.2.定义式:C =Q U. 3.单位:电容的国际单位是法拉,符号为F ,常用的单位还有微法和皮法,1 F =106 μF =1012 pF .4.物理意义:电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量,在数值上等于使两极板之间的电势差为1 V 时,电容器所带的电荷量.5.击穿电压与额定电压(1)击穿电压:电介质不被击穿时加在电容器两极板上的极限电压,若电压超过这一限度,电容器就会损坏.(2)额定电压:电容器外壳上标的工作电压,也是电容器正常工作所能承受的最大电压,额定电压比击穿电压低.三、平行板电容器的电容1.结构:由两个平行且彼此绝缘的金属板构成.2.电容的决定因素:电容C 与两极板间电介质的相对介电常数εr 成正比,跟极板的正对面积S 成正比,跟极板间的距离d 成反比.3.电容的决定式:C =εr S 4πkd ,εr为电介质的相对介电常数,k 为静电力常量.当两极板间是真空时,C =S 4πkd. 四、电容器深度理解1.静电计实质上也是一种验电器,把验电器的金属球与一个导体连接,金属外壳与另一个导体相连(或者金属外壳与另一个导体同时接地),从验电器指针偏转角度的大小可以推知两个导体间电势差的大小.2.C =Q U 与C =εr S 4πkd的比较 (1)C =Q U 是电容的定义式,对某一电容器来说,Q ∝U 但C =Q U不变,反映电容器容纳电荷本领的大小;(2)C =εr S 4πkd 是平行板电容器电容的决定式,C ∝εr ,C ∝S ,C ∝1d ,反映了影响电容大小的因素.3.平行板电容器动态问题的分析方法抓住不变量,分析变化量,紧抓三个公式:C =Q U 、E =U d 和C =εr S 4πkd4.平行板电容器的两类典型问题(1)开关S 保持闭合,两极板间的电势差U 恒定,Q =CU =εr SU 4πkd ∝εr S d ,E =U d ∝1d. (2)充电后断开S ,电荷量Q 恒定,U =Q C =4πkdQ εr S ∝d εr S ,E =U d =4πkQ εr S ∝1εr S.。
高二物理电容器知识点归纳总结电容器是物理学中重要的电学元器件之一,其应用广泛,涉及电路、电子设备等多个领域。
在高二物理学习中,掌握电容器的基本概念、性质以及相关公式是至关重要的。
本文将对高二物理电容器知识点进行归纳总结,以帮助同学们更好地理解和记忆相关内容。
一、电容器的基本概念电容器是由两个导体间隔一定距离而构成的电学装置,它能够储存电能,并且具有一定的容量指标。
电容器由两部分组成,分别是两个平行的金属板和介质。
其中,介质可以是空气、瓷瓶以及特殊的绝缘材料等。
二、电容器的定义和单位电容器的电容量可以用电容器所储存的电荷与电容器两极电压之比来描述。
电容量的国际单位是法拉(F),常用的单位有微法(μF)和皮法(pF)。
其中,1法拉等于1库仑/伏特。
三、电容量的计算公式对于平行板电容器,其电容量可用下式计算:C = ε0 × εr × S/d其中,C为电容量,ε0为真空中的介电常数(约为8.85 × 10^-12 F/m),εr为介质的相对介电常数,S为平板面积,d为平板之间的距离。
四、电容器的串并联电容器可以进行串联和并联的连接方式。
串联时,其总电容量Ct与各个电容器的倒数之和成反比;并联时,其总电容量Ct等于各个电容器的电容量之和。
五、电容器的充放电过程电容器充电时,电容器两极板上逐渐积累电荷,直到达到与电源电压相等的电压值。
电容器放电时,电容器内的电荷通过外接电路释放,直到电容器两极电压降至零。
六、电容器的能量储存电容器可以储存电能,其能量E与电容器的电荷量Q和电容器两极的电压V有关,计算公式如下:E = 1/2 × Q × V = 1/2 × C × V^2七、电容器的时间常数电容器的时间常数τ反映了充放电过程中电容器储存和释放电荷所需要的时间。
时间常数τ可由下式计算:τ = R × C其中,R为电路中的电阻,C为电容器的电容量。
高考物理电容知识点【引言】电容作为高考物理考试中重要的知识点,是涉及电路与电池的连接、容量的测量和充电过程等方面的基础概念。
在备考过程中,熟练掌握电容的定义、计算公式以及与其他电路元件的关系是非常重要的。
本文将全面介绍高考物理电容的相关知识点,帮助同学们系统地掌握和应用。
1. 电容的定义电容是电路中存储电荷的能力,用符号C表示,单位是法拉(F)。
通俗地说,电容就像一个储存电荷的容器,可以存储电能。
电容的大小取决于两个因素:电容器的板与板之间的距离以及板的面积。
公式表达为:C = ε0 × εr × S / d,其中C为电容量,ε0为真空介电常数,εr为介电常数,S为电容板的面积,d为电容器板与板之间的间距。
2. 电容的串并联电容器的串联是指将多个电容器的正极和负极依次连接在一起,这样组成的电路中,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。
数学表达式为:1/C总 = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ...。
但容易发现,电容的串联并不能简单地将电容相加,而是受到倒数运算的影响。
电容器的并联则是指将多个电容器的正端和负端连接在一起,形成一个并联的电路。
在并联的情况下,电容器的总容量等于各个电容器容量的总和。
数学表达式简单明了:C总 = C1 + C2 + C3 + ...3. 电容的充电和放电在电容器的两个板上加上电源后,电荷会从电源的正极流向一个电容板,而另一个电容板上的电荷则流向电源的负极,使得电容器储存了电荷和电能。
这个过程称为电容器的充电。
充电的过程中,电荷的流动会导致电容器两板之间的电压逐渐升高,直到电荷无法继续流动为止。
当电容器的两个板断开电源连接,接入一个关闭的开关时,电容器内部的电荷会通过开关流向外部电路,进而放电。
放电过程中,电容器的电荷和电压会逐渐减小,直到没有剩余电荷为止。
4. 电容在电路中的应用(1) 电容在滤波电路中的应用:滤波电路主要用于滤除交流电信号中的噪声,保持直流电信号的稳定性。
高中物理电容练习题及讲解及答案### 高中物理电容练习题及讲解及答案#### 练习题1:电容计算题目:一个平行板电容器,板间距离为4mm,板面积为0.01平方米,若两板间电势差为200V,求该电容器的电容。
解答:电容C可以通过公式C = ε₀A/d计算,其中ε₀是真空的电容率(8.85×10⁻¹² F/m),A是板面积,d是板间距离。
将题目中的数据代入公式:C = (8.85×10⁻¹² F/m) × (0.01 m²) / (4×10⁻³ m)C ≈ 2.21×10⁻¹¹ F答案:该电容器的电容为2.21×10⁻¹¹ F。
#### 练习题2:电容器的充放电题目:一个电容器初始带有电荷Q,当其与一个电阻R并联后,接上电压为V 的电源,经过一段时间后,电容器上的电荷变为Q/2。
求电容器放电后的时间。
解答:电容器放电时,电荷Q随时间t的变化可以用公式Q(t) = Q₀e⁻t/RC 表示,其中Q₀是初始电荷,R是电阻,C是电容,e是自然对数的底数。
根据题目,当Q(t) = Q/2时,即Q₀e⁻t/RC = Q/2。
我们可以解出t:t = RC ln(2)答案:电容器放电后的时间t = RC ln(2)。
#### 练习题3:电容器与电路的组合题目:一个RC串联电路,其中R = 1000Ω,C = 100μF。
当电路接通电源后,求5RC时间常数后电路中的电流。
解答:RC串联电路的时间常数τ = RC。
根据题目,τ = 1000Ω ×100×10⁻⁶ F = 0.1秒。
电路中的电流I随时间t的变化可以用公式I(t) = I₀e⁻t/τ表示,其中I₀是初始电流。
5RC时间常数后,即t = 5τ = 0.5秒。
代入公式得:I(0.5) = I₀e⁻0.5/0.1I(0.5) = I₀e⁻ 5答案:5RC时间常数后电路中的电流为I₀e⁻5。
高中物理电容器知识点汇总
以下是高中物理电容器的知识点汇总:
1. 电容器的定义:电容器是一种能够存储电荷的装置,由两个导体极板和介质组成。
2. 电容的定义:电容是指电容器存储电荷的能力,用C表示,单位是法拉(F)。
3. 电容量的计算公式:电容量C等于电容器两极板电势差(电压)V与所存储电荷量Q的比值,即C=Q/V。
4. 电容与极板面积和间距的关系:电容与极板面积的成正比,与极板间距的成反比,即C∝A/d,其中A为极板面积,d为极板间距。
5. 并联电容器的等效电容:并联连接的电容器可以看成一个总电容,其电容等于各个电容器电容的和,即Ct=C1+C2+...+Cn。
6. 串联电容器的等效电容:串联连接的电容器可以看成一个总电容,其倒数等于各个电容器倒数的和的倒数,即1/Ct=1/C1+1/C2+...+1/Cn。
7. 初始充电电路:电容器通过电源充电时,电流从电源正极流向电容器的正极板,然后从电容器的负极板流向电源的负极。
8. 初始放电电路:电容器通过电阻放电时,电流从电容器的正极板流向电容器的负极板,并且电流的大小随时间逐渐减小。
9. 电容器的时间常数:电容器放电过程中的电流下降到初始值的63%所需的时间称为电容器的时间常数,记作τ=RC,其中R是电阻值,C是电容值。
10. 电容器的充电和放电曲线:电容器充电曲线呈指数增长,放电曲线呈指数衰减。
11. 电容器的应用:电容器广泛应用于电子电路中,如直流电源滤波、信号耦合、定时器等。
这些是高中物理电容器的知识点的主要内容,希望对你有帮助!。
高三物理电容器知识点归纳总结电容器是物理学中的一个重要概念,它在电路中起到储存电荷和能量的作用。
在高三物理中,学生将会学习电容器的基本原理、公式和应用。
本文将对高三物理学习中的电容器知识点进行归纳总结。
一、电容器的基本原理1. 电容器是由两个导体板隔开的绝缘介质组成,导体板可以是金属板或金属箔片。
2. 在电容器中,当有电荷通过时,正电荷会聚集在一侧导体上,而负电荷会聚集在另一侧导体上。
3. 在电容器中,两个导体间的电荷分布形成了电场,导致电容器具有存储电荷和储存电能的能力。
二、电容器的电容量1. 电容量是电容器存储电荷的能力,用C表示,单位是法拉(F)。
2. 电容量与电容器的结构和介质的性质有关,与导体板的面积A和板间距d成正比,与绝缘介质的相对介电常数εr成正比。
3. 电容量的计算公式为C = εrε0A/d,其中εr为相对介电常数,ε0为真空中的介电常数,大约为8.85 × 10^(-12) C^2/(N·m^2)。
三、电容器的充放电过程1. 充电过程:当电源连接到电容器时,电场驱使电荷从电源的正极流向一个导体板上,而从另一导体板上的电荷流回电源的负极。
2. 放电过程:当电源断开连接时,两个导体板上的电荷开始通过外电路回流,直到电容器中不再存储电荷。
四、电容器的串并联1. 串联:将两个或多个电容器连接在同一电路中,其总电容量等于各电容器倒数的和的倒数,即Ct = 1/(1/C1 + 1/C2 + ...)。
2. 并联:将两个或多个电容器的正极和负极相连,其总电容量等于各电容器的和,即Ct = C1 + C2 + ...。
五、电容器在电路中的应用1. 电容器可以用来存储电能,常用于电子设备和电动汽车等充电系统中。
2. 电容器可以用作电路中的滤波器,用于去除交流信号中的噪音。
3. 电容器可以用来改变电路的时间常数,从而调节电路的响应速度。
六、电容器的安全使用注意事项1. 在使用电容器时,需要注意它们的极性,将导体板连接在正确的位置上,否则可能导致短路或损坏电容器。
高二物理电容器知识点总结电容器是电学中的重要器件,广泛应用于各个领域。
下面是高二物理电容器知识点的总结。
1. 电容的定义电容器是由两个导体之间用绝缘材料隔开的装置,其中的导体称为电容板,绝缘材料称为电介质。
电容器的电容量C定义为两个导体上的电荷量Q与电容器上的电压U之比:C=Q/U。
2. 电容的单位和量纲电容的国际单位是法拉(F),量纲是库仑/伏(C/V)。
3. 电容器的分类根据电介质的性质,电容器可分为极板电容器和电解电容器两大类。
极板电容器的电介质是固体绝缘体,如瓷质、纸质等;电解电容器的电介质是电解液,如硫酸铝,电容较大。
4. 平板电容器平板电容器由两个平行导体板和中间的绝缘材料组成。
当两个导体板接上电源,产生电场,电介质上的自由电子受到静电力束缚在电介质上,导致电介质两侧的电荷分布。
电容量可由以下公式计算:C = ε0 * εr * A / d, 其中ε0为真空介电常数(8.85×10^-12 C^2 / N m^2),εr为电介质的相对介电常数,A为电容板面积,d为电介质的厚度。
5. 并联电容器当电容器并联时,它们的电压相同,总的电容量等于各个电容器电容量之和:C = C1 + C2 + C3 +...。
6. 串联电容器当电容器串联时,它们的电荷量相同,总的电容量等于各个电容器的倒数之和的倒数:1 / C = 1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3 +...。
7. 电容的能量电容器具有存储电场能量的能力,其能量可由以下公式计算:E = 1/2 * C * U^2,其中E为电容器的能量,C为电容量,U 为电容器的电压。
8. 电容器的放电当电容器两端的电压突然降低或短路时,电容器会通过导线放电,释放存储的能量。
放电过程中,电容器的电荷量和电压都会降低,放电电流的大小由以下公式给出:I = ΔQ / Δt。
9. RC电路RC电路是由电阻和电容器组成的电路,其中R为电阻,C为电容器。
高中物理电容器知识点汇总
以下是高中物理电容器的常见知识点汇总:
1. 电容器的定义:电容器是由两个导体之间隔一层绝缘介质组成的装置,用来储存电荷。
2. 电容器的符号:电容器的电路符号为两个平行的短线,中间有一个曲线,表示绝缘
介质。
3. 电容的定义:电容器的电容量指的是当电容器两极间电压增加1伏特时,所存储的
电荷量。
4. 电容的单位:国际单位是法拉(Farad),符号为F。
1法拉等于1库仑/伏特。
5. 电容器的电容量与几何尺寸有关:电容量与电容器的导体面积直径、导体间距离、
绝缘介质介电常数有关。
6. 球形电容器的电容量公式:球形电容器的电容量C = 4πε0(d/2)。
7. 平行板电容器的电容量公式:平行板电容器的电容量C = ε0(S/d)。
8. 串联电容器的电容量和电压公式:串联电容器的电容量为1/C = 1/C1 + 1/C2 +
1/C3 + ...,电压相同。
9. 并联电容器的电容量和电压公式:并联电容器的电容量为C = C1 + C2 + C3 + ...,电荷相同。
10. 电容器的充放电过程:电容器充电时,电流先大后小,电压先小后大;电容器放电时,电流先大后小,电压先大后小。
11. RC电路的特点:RC电路是由电阻R和电容C组成的串联电路。
RC电路有充电过程和放电过程,充电时间常数τ = R x C。
这些是高中物理电容器的一些基本知识点,希望能对你有所帮助!。
第十章静电场中的能量4 电容器的电容知识点一电容器和电容1.电容器:两个相互靠近又彼此绝缘的导体组成一个电容器.2.电容器的充电和放电.(1)充电:把电容器的一个极板与电池组的正极相连,另一个极板与负极相连,两个极板将分别带上等量的异号电荷,这个过程叫作充电,如图甲所示.充电过程中由电源获得的电能储存在电容器中.(2)放电:用导线把充电后的电容器的两极板接通,两极板上的电荷中和,电容器又不带电了,这个过程叫作放电.如图乙所示.放电过程电场能转化为其他形式的能.3.(1)定义:电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值,叫作电容器的电容.(2)定义式:C=QU.单位是法拉,简称法,符号是F,常用单位还有微法(μF)和皮法(pF),数量值关系:1 F=106μF=1012pF.*注意:这里说的“电容器所带的电荷量Q”,是指一个极板所带电荷量的绝对值。
知识点二平行板电容器和常用电容器1.结构:由两块彼此绝缘、互相靠近的平行金属板组成,是最简单的,也是最基本的电容器.2.决定因素:平行板电容器的电容与两平行极板正对面积S成正比,与电介质的相对介电常数εr成正比,与极板间距离d成反比.3.表达式:C=εr S4πkd,式中k为静电力常量.4.分类:从构造上可分为固定电容器和可变电容器两类.5.平行板电容器内部是匀强电场,E=U d.6.额定电压和击穿电压.(1)额定电压:电容器正常工作时所能承受的电压,它比击穿电压要低.(2)击穿电压:是电容器的极限电压,超过这个电压,电容器内的电介质将被击穿,电容器将被损坏.拓展平行板电容器两类问题1.如图所示,电容器充电后保持和电源相连,此时电容器两极板间的电压不变.(1)当两极板的正对面积S增大时,电容器的C、Q、E如何变化?(2)当两极板间距d增大时,电容器的C、Q、E如何变化?2.在上面探究1图中,电容器充电后和电源断开,此时电容器的带电荷量不变.(1)当两极板的正对面积增大时,电容器的C、U、E将如何变化?(2)当两极板间距d增大时,电容器的C、U、E将如何变化?【例1】如图是描述一给定的电容器充电时电量Q、电压U、电容C之间的相互关系图,其中不正确的是图()【例2】(多选)如图所示,竖直放置的平行板电容器与定值电阻R、电源E相连,用绝缘细线将带电小球q悬挂在极板间,闭合开关S后悬线与竖直方向夹角为θ。
考点24 电容器和电容量【考点知识方法解读】1.两个彼此绝缘且又相互靠近的导体都可视为电容器。
电容量是描述电容器容纳电荷本领的物理量。
物理学中用电容器所带的电荷量Q 与电容器两极板之间的电势差U 的比值定义为该电容器的电容量,即C=Q/U 。
电容量由电容器本身的几何尺寸和介质特性决定,与电容器是否带电、带电量多少、极板间电势差大小无关。
2.动态含电容器电路的分析方法:①确定不变量。
若电容器与电源相连,电容器两极板之间的电势差U 不变;若电容器充电后与电源断开,则电容器两极板带电荷量Q 不变。
②用平行板电容器的决定式C=4S kd επ分析电容器的电容变化。
若正对面积S 增大,电容量增大;若两极板之间的距离d 增大,电容量减小;若插入介电常数ε较大的电介质,电容量增大。
③用电容量定义式C=Q/U 分析电容器所带电荷量变化(电势差U 不变),或电容器两极板之间的电势差变化(电荷量Q 不变)。
④用电荷量与电场强度的关系及其相关知识分析电场强度的变化。
若电容器正对面积不变,带电荷量不变,两极板之间的距离d 变化,两极板之间的电场强度不变;若两极板之间的电势差不变,若两极板之间的距离d 变化,由E=U/d 可分析两极板之间的电场强度的变化。
【最新三年高考物理精选解析】1.(2012·新课标理综)如图,平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度,两极板与一直流电源相连。
若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器,则在此过程中,该粒子A ..所受重力与电场力平衡B ..电势能逐渐增加C ..动能逐渐增加D ..做匀变速直线运动2.(2012·江苏物理)一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变,在两极板间插入一电介质,其电容量C 和两极板间的电势差U 的变化情况是A .C 和U 均增大B .C 增大,U 减小 C .C 减小,U 增大D .C 和U 均减小3:(2011天津理综第5题)板间距为d 的平行板板电容器所带电荷量为Q 时,两极板间电势差为U 1,板间场强为E 1现将电容器所带电荷量变为2Q ,板间距变为d/2,其他条件不变,这时两极板间电势差U 2,板间场强为E 2,下列说法正确的是A. U 2=U 1,E 2=E 1B. U 2=2U 1,E 2=4E 1C. U 2=U 1,E 2=2E 1D. U 2=2U 1,E 2=2E 14.(2010·北京理综).用控制变量法,可以研究影响平行板电容器的因素(如题1图)。
设两极板正对面积为S ,极板间的距离为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,增大S ,则θ 变小D. 保持d 不变,增大S ,则θ 不变5.(2010·重庆理综)某电容式话筒的原理示意图如题3图所示,E 为电源,R 为电阻,薄片P 和Q 为两金属基板。
对着话筒说话时,P 振动而Q 可视为不动。
在P 、Q 间距增大过程中,A .P 、Q 构成的电容器的电容增大B .P 上电荷量保持不变C .M 点的电势比N 点的低D .M 点的电势比N 点的高6.(2010·安徽理综)如题6图所示,M 、N 是平行板电容器的两个极板,R 0为定值电阻,R 1、R 2为可调电阻,用绝缘细线将质量为m 、带正电的小球悬于电容器内部。
闭合电键S ,小球静止时受到悬线的拉力为F 。
调节R 1、R 2,关于F 的大小判断正确的是 A .保持R 1不变,缓慢增大R 2时,F 将变大B .保持R 1不变,缓慢增大R 2时,F 将变小C .保持R 2不变,缓慢增大R 1时,F 将变大D .保持R 2不变,缓慢增大R 1时,F 将变小 7. (2012·浙江理综)为了测量储罐中不导电液体的高度,将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C 置于储罐中,电容器可通过开关S 与线圈L 或电源相连,如图所示。
当开关从a 拨到b 时,由L 与C构成的回路中产生的周期T=2πLC 的振荡电流。
当罐中液面上升时( )A. 电容器的电容减小B. 电容器的电容增大C. LC 回路的振荡频率减小D. LC 回路的振荡频率增大8. (2012·海南物理)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9.(2012·全国理综)如图,一平行板电容器的两个极板竖直放置,在两极板间有一带电小球,小球用一绝缘轻线悬挂于O 点。
先给电容器缓慢充电,使两级板所带电荷量分别为﹢Q 和﹣Q ,此时悬线与竖直方向的夹角为π/6。
再给电容器缓慢充电,直到悬线和竖直方向的夹角增加到π/3,且小球与两极板不接触。
求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量。
E SR 0 R 1 R 2 M N电容和电容器·知识点精解1.电容的定义(1)电容器①作用:电容器是电气设备中常用的一种重要元件,可以用来容纳电荷。
②构成:两金属板间夹上一层绝缘物质(电介质)就是一个最简单的电容器。
两个金属板就是电容器的两个电极。
③充电与放电:使电容器带电叫充电;使充电后的电容器失去电荷叫放电。
④电容器所带电量:电容器的一个极板上所带电量的绝对值。
⑤击穿电压与额定电压:加在电容器两极上的电压如果超过某一极限,电介质将被击穿从而损坏电容器,这个极限电压叫击穿电压;电容器长期工作所能承受的电压叫做额定电压,它比击穿电压要低。
(2)电容的定义:电容器所带电量与两板间电势差之比叫电容。
定义式为①单位:在国际单位制中,电容单位是法(F)。
常用单位有:微法(μF)和皮法(pF)。
它们的换算关系是1F=106uF=1012pF ②物理意义:表示电容器容纳电荷本领大小的物理量。
2.平行板电容器电容的决定因素平行板电容器的电容,跟介电常量ε成正比,跟正对面积S成正比,跟极板间的距离d成反比。
用公式表达为下面表中为几种电介质的介电常量的值。
3.常用电容器:常用的电容器可分为固定电容器和可变电容器。
(1)固定电容器:固定电容器的电容是固定不变的,常用的有纸质电容器及电解电容器。
①纸质电容器:在两层锡箔或铅箔中间夹以在石蜡中浸过的纸,一起卷成圆柱体而制成的电容器(图1-49(a))。
②电解电容器:这种电容器是用铝箔作阳极,用铝箔上很薄的一层氧化膜作电介质,用浸渍过电解液的纸作阴极制成的(图1-49(b))。
由于氧化膜很薄,这种电容器的电容较大。
电解电容器的极性是固定的,使用时正负极不能接错,不能接交流电。
(2)可变电容器:①特点:电容可以改变。
②构成:由两组铝片组成(图1-49(c)),固定的一组铝片叫定片,可以转动的一组铝片叫动片。
使用时可以转动动片使两组铝片正对面积发生变化从而改变电容的大小。
(3)电路中常用的几种电容器的符号如图1-49(d)所示。
【例1】图1-50中平行放置的金属板A 、B 组成一只平行板电容器。
在不断开电键K 时,①使A 板向上平移拉开一些;②使A 板向右平移错开一些;③往A 、B 间充入介电常量ε>1的电介质。
试讨论电容器两板电势差U 、电量Q 、板间场强E 的变化情况。
若断开电键K ,情况又如何?【例2】如图1-51所示,两块水平放置的平行金属板M 、N ,相距为d ,组成一个电容为C 的平行板电容器,M 板接地,M 板的正中央有一小孔B 。
从B 孔正上方h 处的A 点,由静止一滴一滴地滴下质量为m 、电量为q的带电油滴,油滴穿过B 孔后落到N 板,把全部电量传给N 板,若不计空气阻力及板外电场:问:(1)第几滴油滴将在M 、N 板间作匀速直线运动?(2)能达到N 板的液滴不会超过多少滴?【例3】在静电复印机里,常用图1-52所示的电路来调节A 、C 两板间电场强度的大小,从而来控制复印件的颜色深浅。
在操作时,首先对金属平板A 、B 组成的平行板电容器充电。
该电容器的B 板接地,A 、B 间充有介电常量为ε的电介质,充电后两板间的电势差为U 。
而后,断开该充电电源,将连接金属平板C 和可调电源ε的开关K 闭合。
这样,A 、C 两板间的电场强度将随可调电源ε的电压变化而得以调节。
已知C 板与A 板很近,相互平行,且各板面积相等。
A 、B 板间距离为d1,A 、C 板间的距离为d2,A 、C 板间的空气介电常量取为1。
试求:当电源ε的电压为U0时,A 、C 两板间某点P 处的电场强度。
[例4]如图11-3所示的电路中,4个电阻的阻值均为R ,E 为直流电源,其内阻可以不计,没有标明哪一极是正极.平行板电容器两极板间的距离为d .在平行极板电容器的两个平行极板之间有一个质量为m ,电量为q 的带电小球.当电键K 闭合时,带电小球静止在两极板间的中点O 上.现把电键打开,带电小球便往平行极板电容器的某个极板运动,并与此极板碰撞,设在碰撞时没有机械能损失,但带电小球的电量发生变化.碰后小球带有与该极板相同性质的电荷,而且所带的电量恰好刚能使它运动到平行极板电容器的另一极板.求小球与电容器某个极板碰撞后所带的电荷.[例5]如图11-4所示,电容器C 1=6 μF ,C 2=3 μF ,电阻R 1=6 Ω,R 2=3 Ω,当电键K 断开时,A 、B两点间的电压U AB =?当K 闭合时,电容器C 1的电量改变了多少(设电压U =18 V )?小结:电容器是一个储存电能的元件,在直流电路中,当电容器充、放电时,电路有充电、放电电流,一旦电流达到稳定状态,电容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是理想不漏电的情况)的元件,电容电路可看作是断路,简化电路时可去掉它,简化后若要求电容器所带电量时,可在相应的位置补上.分析和计算含有电容器的直流电路时,关键是准确地判断并求出电容器的两端的电压,其具体方法是:1.确定电容器和哪个电阻并联,该电阻两端电压即为电容器两端电压.2.当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时,此电路两端电压即为电容器两端电压.3.对于较复杂电路,需要将电容器两端的电势与基准点的电势比较后才能确定电容器两端的电压.3.如图11-7所示,E =10 V ,R 1=4 Ω,R 2=6 Ω,C =30 μF ,电池内阻可忽略.(1)闭合开关K ,求稳定后通过R 1的电流;(2)然后将开关K 断开,求这以后通过R 1的总电量. 图11-3图11-4图11—7 图11—8 图11—94.如图11-8所示的电路,已知电池电动势E =90 V ,内阻r=5 Ω,R 1=10 Ω,R 2=20 Ω,板面水平放置的平行板电容器的两极板M 、N 相距d =3 cm ,在两板间的正中央有一带电液滴,其电量q =-2×10-7 C ,其质量m =4.5×10-5 kg ,取g =10 m/s 2,问(1)若液滴恰好能静止平衡时,滑动变阻器R 的滑动头C 正好在正中点,那么滑动变阻器的最大阻值R m 是多大?(2)将滑动片C 迅速滑到A 端后,液滴将向哪个极板做什么运动?到达极板时的速度是多大?5.如图11-9所示.两根相距为L 的竖直金属导轨MN 和PQ 的上端接有一个电容为C 的电容器,质量为m 的金属棒ab 可紧贴竖直导轨无摩擦滑动,且滑动中ab 始终保持水平,整个装置处于磁感应强度为B 的磁场中,不计电阻,求最后通过C 的充电电流.6.图11-10所示,金属棒ab 质量m =5 g ,放在相距L =1 m 的光滑金属导轨MN 、PQ 上,磁感应强度B =0.5 T ,方向竖直向上,电容器的电容C =2μF ,电源电动势E =16 V ,导轨距地面高度h =0.8 m.当单刀双掷开关先掷向1后,再掷向2,金属棒被抛到水平距离s =6.4 cm 的地面上,问电容器两端的电压还有多大?考点24 电容器和电容量3【答案】:C 【解析】:由板间距为d 的平形板电容器所带电荷量为Q 时,两极板间电势差为U 1,板间场强为E 1,可知板间距为d 的平形板电容器电容量C=Q/U 1;板间场强为E 1= U 1/d 。