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(共54张PPT)
电容器的电容
第1课时
第
十
章
4
1.知道什么是电容器及电容器的主要构造。
2.理解电容的概念及其定义式(重难点)。
3.知道电容器充、放电的实验原理和实验电路。
学习目标
内容索引
课时对点练
一、电容器
二、电容
三、实验：观察电容器的充、放电现象
< 一 >
电容器
1.基本构造：任何两个彼此 又相距很近的导体，都可以看成一个电容器。
2.充电、放电：
(1)充电：把电容器的两个极板与电源的 相连，使两个极板上带上 的过程。充电后，跟电源正极相连的极板带_____，跟电源负极相连的极板带____电。充电过程如图(a)、(b)所示。
正负极
等量异种电荷
正电
负
绝缘
(2)放电：用导线把充电后的电容器的 接通，两个极板上的电荷 ，电容器失去电荷的过程。放电后，电容器任一极板带电荷量均为 。放电过程如图(c)、(d)所示。
两个极板
中和
零
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 通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。
4.电容器的电荷量：其中 极板所带电荷量的绝对值。
能量
一个
(1)电容器只能储存同种电荷。(　　)
(2)电容器带电时，只有一个极板上有电荷。(　　)
(3)一个极板带电荷量是Q，则电容器的电荷量为2Q。(　　)
×
×
×
返回
< 二 >
电容
1.电容
(1)定义：电容器所带 与电容器两极板之间的 之比，叫作电容器的电容。
(2)定义式：_________(比值定义法)，Q指一个极板所带电荷量的绝对值。
(3)单位：电容的国际单位： ，简称： ，用字母 表示，常用的单位还有微法和皮法，1 F＝ μF＝ pF。
(4)物理意义：描述 的物理量。
(5)由C＝表明，电容器的电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器 。
电荷量Q
电势差U
C＝
法拉
法
F
106
1012
电容器容纳电荷本领大小
需要带的电荷量
2.击穿电压和额定电压
(1)击穿电压：电介质不被 时加在电容器两极板上的 电压，若电压超过这一限度，电容器就会损坏。
(2)额定电压：电容器外壳上标的电压是工作电压(或称额定电压)，也是电容器正常工作时所能承受的最大电压。
(3)额定电压比击穿电压 。
击穿
极限
低
(1)放电的电容器电荷量为零，电容也为零。(　　)
(2)对于确定的电容器，它所带电荷量与它两极板间电压的比值保持不变。(　　)
(3)当加在电容器两端的电压超过额定电压时，电容器将被击穿。
(　　)
×
√
×
　(来自教材)有一个已充电的电容器，两极板之间的电压为3 V，所带电荷量为4.5×10－4 C， 此电容器的电容是多少？ 将电容器的电压降为2 V，电容器的电容是多少？ 所带电荷量是多少？
例1
答案　见解析
电容器的电容是C＝ F＝1.5×10－4 F，将电容器的电压降为2 V，电容器的电容不变，还是1.5×10－4 F
所带电荷量Q'＝CU'＝1.5×10－4×2 C＝3×10－4 C。
　如图所示为某一电容器所带电荷量和两极板间电势差之间的关系图线，若将该电容器两极板间电势差从40 V降低到36 V，对该电容器来说正确的是
A.是充电过程
B.是放电过程
C.该电容器的电容为5×10－2 F
D.该电容器的电荷量变化量为0.2 C
例2
由Q＝CU知，U降低，则Q减小，故为放电过程，A错，B对；
C＝ F＝5×10－3 F，C错；
ΔQ＝CΔU＝5×10－3×4 C＝0.02 C，D错。
√
电容器电容的另一表达式
如图所示，Q－U图像是一条过原点的直线，其中Q为一个极板上
总结提升
所带电荷量的绝对值，U为两极板间的电势差，直线的斜率表示电容大小。因此C＝，即电容的大小在数值上等于两极板间的电压增加(或减小)1 V所增加(或减小)的电荷量。
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< 三 >
实验：观察电容器的充、放电现象
1.实验器材
8 V的直流电源、单刀双掷开关、平行板电容器、电流表、电压表、小灯泡、导线若干。
2.实验步骤
(1)按图连接好电路。
(2)将单刀双掷开关S接在上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中。
(3)将单刀双掷开关S接在下面，使触点3和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中。
(4)关闭电源。
3.实验记录和分析
实验项目 实验现象 电容器 充电 灯泡 灯泡的亮度由____到___最后_____(均选填“明”
“暗”或“熄灭”)
电流表1 电流表1的读数由____到___最后为____(均选填
“大”“小”或“零”)
电压表 电压表的读数由____(选填“大”或“小”)到___
(选填“大”或“小”)最后稳定为某一数值
明
熄灭
暗
大
小
零
小
大
实验项目 实验现象 电容器放电 灯泡 灯泡的亮度由____到____最后______(均选填
“明”“暗”或“熄灭”)
电流表2 电流表2的读数由____到___最后为_____(均选填“大”“小”或“零”)
电压表 电压表的读数由____到____最后为____(均选填
“大”“小”或“零”)
明
暗
熄灭
大
小
零
大
小
零
一位同学用电流传感器观察电容器放电过程的变化情况得到的I－t图像如图所示，电源电压是8 V。
(1)在图中画一个竖立的狭长矩形(在图的最左边)，它的面积的物理意义是什么。
思考与讨论
答案　 0~0.2 s时间内电路中流过的电荷量。
(2)怎样根据I－t图像估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量？试着算一算。
答案　计算图线与横轴间所围的面积，约为41格，Q＝3.28×10－3 C。
注意：“面积”的计算：计算格子数，小于半格的舍去，大于半格的算一格。
　(2024·莆田市高二期中)如图甲是利用电流传感器系统研究电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器(相当于电流表)可以捕捉瞬时的电流变化。图甲直流电源电压为8 V，充电前电容器带电荷量为零。先使S与“1”端相连，电源向电容器充电。充电结束后，使S与“2”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的I－t曲线如图乙所示。
例3
(1)在电容器充电与放电过程中，通过电阻R0的电流方向　　　(选填“相同”或“相反”)。
相反
将单刀双掷开关S置于1，根据题图甲可知，电容器上极板带负电、下极板带正电，通过电阻R0的电流方向从右到左。将单刀双掷开关S置于2，电容器放电，通过电阻R0的电流方向从左到右，所以通过电阻R0的电流方向相反。
(2)图像阴影为I－t曲线图像与对应时间轴所围成的面积，乙图中阴影部分的面积S1　　　S2(选填“>”“<”或“＝”)。
＝
I－t曲线图像与对应时间轴所围成的面积表示电荷量，电容器充电和电容器放电的电荷量相等，所以S1＝S2。
(3)已知S1＝3.2 mA·s，则该电容器的电容值为　　　　　 F(保留两位有效数字)。
4.0×10－4
根据电容定义式C＝
则有C＝ F＝4.0×10－4 F。
拓展　由例3甲、乙两图可判断阻值R1　　　R2(选填“>”“<”或“＝”)。
<
由题图乙可知开始充电和开始放电时I充>I放，因为开始充电和放电时电压U相等，都等于电源电压，根据欧姆定律有>，所以R1如图所示，研究电容器充、放电的过程：
(1)电容器充电结束时，电容器两端的电压等于电源电压(与R1阻值无关)。
(2)充电的电荷量与放电的电荷量相等，若与电容器串联的电阻阻值增大，充(放)电时间延长。
总结提升
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< 四 >
课时对点练
题号 1 2 3 4 6 7
答案 AD ABD BD 1×10－6 F　400 V B D
题号 9 10 答案 A (1)正　(3)3.5×10－3　4.4×10－4
对一对
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
5.
第一列：减小　2　减小　电容器储存的能量转化为其他形式的能量　放电　第二列：减小　1　增大　电源的能量储存到电容器　充电
答案
1
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3
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7
8
9
10
11
12
8.
(1)电流计G中有电流通过，电源给电容器充电，电容器上极板带正电荷，下极板带负电荷。
(2)电流计G中有电流通过，小灯泡L发光一下后熄灭。此时电容器放电，两极板间的电荷相互中和，最终不带电。
答案
1
2
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7
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12
考点一　电容器　电容
1.(多选)下列关于电容器及电容的叙述正确的是
A.任何两个彼此绝缘而又相距很近的导体，都能组成电容器，与这两个
导体是否带电无关
B.电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和
C.电容器的电容与电容器所带电荷量成反比
D.一个电容器所带的电荷量增加ΔQ＝1.0×10－6 C时，两极板间电压升高
10 V，则该电容器的电容为1.0×10－7 F
基础对点练
√
1
2
3
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7
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10
答案
√
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2
3
4
5
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9
10
答案
根据电容的定义可知，任何两个彼此绝缘而又相距很近的导体，都能组成电容器，与这两个导体是否带电无关，A正确；
电容器所带的电荷量是指一个极板所带电荷量的绝对值，B错误；
电容器的电容与电容器所带电荷量及两极板间的电压均无关，C错误；
一个电容器所带的电荷量增加ΔQ＝1.0×10－6 C时，两极板间电压升高10 V，则该电容器的电容为C＝＝1.0×10－7 F，D正确。
2.(多选)(来自教材改编)用下列图描述某电容器充电时，其电荷量Q、电压U、电容C之间的相互关系，其中正确的是
1
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7
8
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10
答案
√
√
√
1
2
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5
6
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8
9
10
答案
电容器的电容与电容器极板上的电荷量Q及极板间的电压U无关，对于同一个电容器来说，其电容是不变的，故C错误，A、D正确；
根据C＝，整理得Q＝CU，当电容不变时，其电荷量与电压成正比，故B正确。
考点二　电容的计算
3.(多选)(来自鲁科教材)某电容器上标有“1.5 μF　9 V”字样， 则该电容器
A.击穿电压为9 V
B.正常工作时电压不应超过9 V
C.正常工作时所带电荷量不超过1.5×10－6 C
D.正常工作时所带电荷量不超过1.35×10－5 C
1
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10
答案
√
√
9 V是电容器的额定电压，指正常工作时电压不能超过9 V，并不是击穿电压，故A错误，B正确；
根据Q＝CU＝1.5× 10－6×9 C＝1.35×10－5 C，知正常工作时所带的电荷量不超过1.35×10－5 C，故C错误，D正确。
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答案
4.(来自教科教材)有一电容器，带电荷量为2×10－4 C时，两极板间电势差为200 V。若使其电荷量再增加2×10－4 C，这时它的电容是多少？两极板间的电势差是多少？(假设以上变化过程中两极板间电压均小于击穿电压)
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答案
答案　1×10－6 F　400 V
根据C＝，解得C＝1×10－6 F，电容由电容器本身决定，若使其电荷量再增加2×10－4 C，此时它的电容不变，仍为1×10－6 F，两极板间的电势差为U'＝ V＝400 V。
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答案
考点三　电容器的充、放电现象
5.(来自教材)用如图的电路给电容器充、 放电。开关S接通1， 稳定后改接2，稳定后又改接1，如此往复。下表记录了充、 放电过程中某两个时刻通过电流表的电流方向，试根据该信息，在表格内各空格处填上合理的答案。
1
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10
答案
表　充、放电过程中某两个时刻的电路情况
1
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3
4
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6
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8
9
10
答案
时刻 t1 t2
在此时刻通过图中电流表的电流方向 向左 向右
电流表中的电流正在增大还是减小
开关S当前正在接通1还是接通2
电容器两端的电压正在增大还是减小
整个电路中的能量正在怎样转化
这个时候电容器是在充电还是在放电
减小
2
减小
电容器储存的能量转化为其他形式的能量
放电
减小
1
增大
电源的能量储存到电容器
充电
6.一个已充电的电容器，若使它的电荷量减少1.5×10－4 C，则其电压减小为原来的，则
A.电容器原来的带电荷量为9×10－4 C
B.电容器原来的带电荷量为4.5×10－4 C
C.电容器原来的电压为1 V
D.电容器的电容变为原来的
1
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答案
√
能力综合练
1
2
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5
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9
10
答案
由C＝，联立解得Q＝4.5×10－4 C，故B正确，A错误；
因电容器的电容未知，所以无法求出电容器原来的电压，C错误；
电容器的电容由电容器本身决定，与电压和电荷量的变化无关，所以电容器的电容不变，D错误。
7.用传感器观察电容器放电过程的实验电路如图甲所示，电源电压为8 V。先使开关S与1端相连，稍后掷向2端，电流传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示的电流随时间变化的i－t图像如图乙所示。下列说法正确的是
A.图中画出的靠近i轴的竖立狭长矩形
面积表示电容器所带的总电荷量
B.电容器在全部放电过程中释放的电
荷量约为20 C
C.电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为4.0×10－4 C
D.电容器的电容约为400 μF
√
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2
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5
6
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9
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答案
根据q＝it可知，i－t图像与横坐标轴围成的面积表示电容器所带的总电荷量，而题图所示的靠近i轴的竖立狭长矩形面积表示的是0.1 s时间内电容器放出的电荷量，故A错误；
确定每个小方格所对应的电荷量值，纵坐标的每个小格为0.2 mA，横坐标的每个小格为0.4 s，则每个小格所代表的电荷量为q＝0.2×10－3
×0.4 C＝8×10－5 C，曲线下包含的小正方形的个数约为40个，由曲线下方的方格数与q的乘积即得电容器所带的电荷量Q＝40×8×10－5 C＝3.2×10－3 C，故B、C错误；
电容器的电容约为C＝＝400 μF，故D正确。
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答案
8.(来自粤教教材)在如图所示的电路图中，C为标有“1 000 μF”、耐压10 V的电容器，L为小灯泡，G为零刻度在中央的灵敏电流计。
(1)将开关S接到a端，观察电流计G中是否有电流
通过，思考电容器的两极板分别带上了何种电荷。
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答案
答案　电流计G中有电流通过，电源给电容器充电，电容器上极板带正电荷，下极板带负电荷。
(2)将开关S从a断开停在a、b的中间，一段时间后再改接到b端，观察电流计G中是否有电流通过和小灯泡L是否发光，思考电容器的两极板的电荷发生了什么变化。
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答案
答案　电流计G中有电流通过，小灯泡L发光一下后熄灭。此时电容器放电，两极板间的电荷相互中和，最终不带电。
9.用电流传感器研究电容器充、放电现象，电路如图所示。电容器不带电，闭合开关S1，待电路稳定后再闭合开关S2，通过传感器的电流随时间变化的图像是
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答案
尖子生选练
√
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答案
闭合开关S1后，电容器充电，电容器电压与电源电压差值越来越小，则通过传感器的电流越来越小，充电完成后，电容器电压等于电源电压，此时电路中电流为零；再闭合开关S2，因为电容器两端的电压大于R2两端的电压，则电容器放电，电容器电压与R2两端电压差值越来越小，则通过传感器的电流越来越小，且电流方向与开始充电时的方向相反，当电容器电压等于R2两端电压，此时通过传感器的电流为零。故选A。
10.(2024·武汉市高二月考)随着传感器技术的不断进步，传感器开始在中学实验室逐渐普及。某同学用电流传感器(相当于电流表)和电压传感器(相当于电压表)做“观察电容器的充、放电现象”实验，电路图如图甲所示。
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答案
(1)先使开关K与1端相连，电源向电容器充电，这个过程很快完成，充满电的电容器上极板带　　　电。
正
根据电路连接方式可知充满电的电容器上极板带正电。
(2)然后把开关K掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流、电压信息传入计算机，经处理后得到电流和电压随时间变化的I－t、UC－t曲线分别如图乙、丙所示。
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答案
(3)由图乙、丙可知，电容器充满电时的电荷量为　　　　　　　 C，电容器的电容为　　　　　 F(结果均保留两位有效数字)。
3.5×10－3
4.4×10－4
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答案
由题图乙可知，I－t图像与横坐标轴围成的面积表示电容器放电过程中放出的电荷量，也就是电容器充满电时的电荷量，小正方形的个数为14个，电容器充满电时的电荷量为
Q＝14×0.25×10－3×1 C＝3.5×10－3 C
电容器的电容为C＝≈4.4×10－4 F。
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本课结束
第
十
章
44　第1课时　电容器的电容
分值：60分
[1~3题，每题4分]
考点一　电容器　电容
1.(多选)下列关于电容器及电容的叙述正确的是
A.任何两个彼此绝缘而又相距很近的导体，都能组成电容器，与这两个导体是否带电无关
B.电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和
C.电容器的电容与电容器所带电荷量成反比
D.一个电容器所带的电荷量增加ΔQ=1.0×10-6 C时，两极板间电压升高10 V，则该电容器的电容为1.0×10-7 F
2.(多选)(来自教材改编)用下列图描述某电容器充电时，其电荷量Q、电压U、电容C之间的相互关系，其中正确的是
A. 　　　B.　　　　C. 　　　D.
考点二　电容的计算
3.(多选)某电容器上标有“1.5 μF　9 V”字样， 则该电容器
A.击穿电压为9 V
B.正常工作时电压不应超过9 V
C.正常工作时所带电荷量不超过1.5×10-6 C
D.正常工作时所带电荷量不超过1.35×10-5 C
4.(6分)有一电容器，带电荷量为2×10-4 C时，两极板间电势差为200 V。若使其电荷量再增加2×10-4 C，这时它的电容是多少？两极板间的电势差是多少？(假设以上变化过程中两极板间电压均小于击穿电压)
考点三　电容器的充、放电现象
5.(10分)(来自教材)用如图的电路给电容器充、 放电。开关S接通1， 稳定后改接2，稳定后又改接1，如此往复。下表记录了充、 放电过程中某两个时刻通过电流表的电流方向，试根据该信息，在表格内各空格处填上合理的答案。
表　充、放电过程中某两个时刻的电路情况
时刻 t1 t2
在此时刻通过图中电流表的电流方向 向左 向右
电流表中的电流正在增大还是减小
开关S当前正在接通1还是接通2
电容器两端的电压正在增大还是减小
整个电路中的能量正在怎样转化
这个时候电容器是在充电还是在放电
[6、7题，每题5分]
6.一个已充电的电容器，若使它的电荷量减少1.5×10-4 C，则其电压减小为原来的，则
A.电容器原来的带电荷量为9×10-4 C
B.电容器原来的带电荷量为4.5×10-4 C
C.电容器原来的电压为1 V
D.电容器的电容变为原来的
7.用传感器观察电容器放电过程的实验电路如图甲所示，电源电压为8 V。先使开关S与1端相连，稍后掷向2端，电流传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示的电流随时间变化的i-t图像如图乙所示。下列说法正确的是
A.图中画出的靠近i轴的竖立狭长矩形面积表示电容器所带的总电荷量
B.电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为20 C
C.电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为4.0×10-4 C
D.电容器的电容约为400 μF
8.(8分)在如图所示的电路图中，C为标有“1 000 μF”、耐压10 V的电容器，L为小灯泡，G为零刻度在中央的灵敏电流计。
(1)(3分)将开关S接到a端，观察电流计G中是否有电流通过，思考电容器的两极板分别带上了何种电荷。
(2)(5分)将开关S从a断开停在a、b的中间，一段时间后再改接到b端，观察电流计G中是否有电流通过和小灯泡L是否发光，思考电容器的两极板的电荷发生了什么变化。
[9题6分]
9.用电流传感器研究电容器充、放电现象，电路如图所示。电容器不带电，闭合开关S1，待电路稳定后再闭合开关S2，通过传感器的电流随时间变化的图像是
A.　　　　　　B.
C.　　　　　　D.
10.(8分)(2024·武汉市高二月考)随着传感器技术的不断进步，传感器开始在中学实验室逐渐普及。某同学用电流传感器(相当于电流表)和电压传感器(相当于电压表)做“观察电容器的充、放电现象”实验，电路图如图甲所示。
(1)(2分)先使开关K与1端相连，电源向电容器充电，这个过程很快完成，充满电的电容器上极板带　　　电。
(2)然后把开关K掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流、电压信息传入计算机，经处理后得到电流和电压随时间变化的I-t、UC-t曲线分别如图乙、丙所示。
(3)(6分)由图乙、丙可知，电容器充满电时的电荷量为　　　　　　 C，电容器的电容为　　　　　 F(结果均保留两位有效数字)。
答案精析
1.AD　[根据电容的定义可知，任何两个彼此绝缘而又相距很近的导体，都能组成电容器，与这两个导体是否带电无关，A正确；电容器所带的电荷量是指一个极板所带电荷量的绝对值，B错误；电容器的电容与电容器所带电荷量及两极板间的电压均无关，C错误；一个电容器所带的电荷量增加ΔQ=1.0×10-6 C时，两极板间电压升高10 V，则该电容器的电容为C==1.0×10-7 F，D正确。]
2.ABD　[电容器的电容与电容器极板上的电荷量Q及极板间的电压U无关，对于同一个电容器来说，其电容是不变的，故C错误，A、D正确；根据C=，整理得Q=CU，当电容不变时，其电荷量与电压成正比，故B正确。]
3.BD　[9 V是电容器的额定电压，指正常工作时电压不能超过9 V，并不是击穿电压，故A错误，B正确；根据Q=CU=1.5× 10-6×9 C=1.35×10-5 C，知正常工作时所带的电荷量不超过1.35×10-5 C，故C错误，D正确。]
4.1×10-6 F　400 V
解析　根据C=，解得C=1×10-6 F，电容由电容器本身决定，若使其电荷量再增加2×10-4 C，此时它的电容不变，仍为1×10-6 F，两极板间的电势差为U'== V=400 V。
5.第一列：减小　2　减小　电容器储存的能量转化为其他形式的能量　放电　第二列：减小　1　增大　电源的能量储存到电容器　充电
6.B　[由C===，联立解得Q=4.5×10-4 C，故B正确，A错误；因电容器的电容未知，所以无法求出电容器原来的电压，C错误；电容器的电容由电容器本身决定，与电压和电荷量的变化无关，所以电容器的电容不变，D错误。]
7.D　[根据q=it可知，i-t图像与横坐标轴围成的面积表示电容器所带的总电荷量，而题图所示的靠近i轴的竖立狭长矩形面积表示的是0.1 s时间内电容器放出的电荷量，故A错误；确定每个小方格所对应的电荷量值，纵坐标的每个小格为0.2 mA，横坐标的每个小格为0.4 s，则每个小格所代表的电荷量为q=0.2×10-3×0.4 C=8×10-5 C，曲线下包含的小正方形的个数约为40个，由曲线下方的方格数与q的乘积即得电容器所带的电荷量Q=40×8×10-5 C=3.2×10-3 C，故B、C错误；电容器的电容约为C==400 μF，故D正确。]
8.(1)电流计G中有电流通过，电源给电容器充电，电容器上极板带正电荷，下极板带负电荷。
(2)电流计G中有电流通过，小灯泡L发光一下后熄灭。此时电容器放电，两极板间的电荷相互中和，最终不带电。
9.A　[闭合开关S1后，电容器充电，电容器电压与电源电压差值越来越小，则通过传感器的电流越来越小，充电完成后，电容器电压等于电源电压，此时电路中电流为零；
再闭合开关S2，因为电容器两端的电压大于R2两端的电压，则电容器放电，电容器电压与R2两端电压差值越来越小，则通过传感器的电流越来越小，且电流方向与开始充电时的方向相反，当电容器电压等于R2两端电压，此时通过传感器的电流为零。故选A。]
10.(1)正　(3)3.5×10-3　4.4×10-4
解析　(1)根据电路连接方式可知充满电的电容器上极板带正电。
(3)由题图乙可知，I-t图像与横坐标轴围成的面积表示电容器放电过程中放出的电荷量，也就是电容器充满电时的电荷量，小正方形的个数为14个，电容器充满电时的电荷量为Q=14×0.25×10-3×1 C=3.5×10-3 C
电容器的电容为C=≈4.4×10-4 F。4　电容器的电容
第1课时　电容器的电容
[学习目标]　1.知道什么是电容器及电容器的主要构造。2.理解电容的概念及其定义式(重难点)。3.知道电容器充、放电的实验原理和实验电路。
一、电容器
1.基本构造：任何两个彼此　　　　又相距很近的导体，都可以看成一个电容器。
2.充电、放电：
(1)充电：把电容器的两个极板与电源的　　　　　相连，使两个极板上带上　　　　　　　　的过程。充电后，跟电源正极相连的极板带　　　　，跟电源负极相连的极板带　　　　电。充电过程如图(a)、(b)所示。
(2)放电：用导线把充电后的电容器的　　　　　　　　接通，两个极板上的电荷　　　　，电容器失去电荷的过程。放电后，电容器任一极板带电荷量均为　　　。放电过程如图(c)、(d)所示。
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　　　　通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。
4.电容器的电荷量：其中　　　　极板所带电荷量的绝对值。
(1)电容器只能储存同种电荷。(　　)
(2)电容器带电时，只有一个极板上有电荷。(　　)
(3)一个极板带电荷量是Q，则电容器的电荷量为2Q。(　　)
二、电容
1.电容
(1)定义：电容器所带　　　　　与电容器两极板之间的　　　　　之比，叫作电容器的电容。
(2)定义式：　　　　　　(比值定义法)，Q指一个极板所带电荷量的绝对值。
(3)单位：电容的国际单位：　　　　，简称：　　　　，用字母　　　　表示，常用的单位还有微法和皮法，1 F=　　　　　 μF=　　　　 pF。
(4)物理意义：描述　　　　　　　　　　的物理量。
(5)由C=表明，电容器的电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器　　　　　　　　。
2.击穿电压和额定电压
(1)击穿电压：电介质不被　　　　时加在电容器两极板上的　　　　电压，若电压超过这一限度，电容器就会损坏。
(2)额定电压：电容器外壳上标的电压是工作电压(或称额定电压)，也是电容器正常工作时所能承受的最大电压。
(3)额定电压比击穿电压　　　　。
(1)放电的电容器电荷量为零，电容也为零。(　　)
(2)对于确定的电容器，它所带电荷量与它两极板间电压的比值保持不变。(　　)
(3)当加在电容器两端的电压超过额定电压时，电容器将被击穿。(　　)
例1　(来自教材)有一个已充电的电容器，两极板之间的电压为3 V，所带电荷量为4.5×10-4 C， 此电容器的电容是多少？ 将电容器的电压降为2 V，电容器的电容是多少？ 所带电荷量是多少？
例2　如图所示为某一电容器所带电荷量和两极板间电势差之间的关系图线，若将该电容器两极板间电势差从40 V降低到36 V，对该电容器来说正确的是(　　)
A.是充电过程
B.是放电过程
C.该电容器的电容为5×10-2 F
D.该电容器的电荷量变化量为0.2 C
电容器电容的另一表达式
如图所示，Q-U图像是一条过原点的直线，其中Q为一个极板上所带电荷量的绝对值，U为两极板间的电势差，直线的斜率表示电容大小。因此C=，即电容的大小在数值上等于两极板间的电压增加(或减小)1 V所增加(或减小)的电荷量。
三、实验：观察电容器的充、放电现象
1.实验器材
8 V的直流电源、单刀双掷开关、平行板电容器、电流表、电压表、小灯泡、导线若干。
2.实验步骤
(1)按图连接好电路。
(2)将单刀双掷开关S接在上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中。
(3)将单刀双掷开关S接在下面，使触点3和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中。
(4)关闭电源。
3.实验记录和分析
实验项目 实验现象
电容器充电 灯泡 灯泡的亮度由　　　　到　　　　最后　　　　(均选填“明”“暗”或“熄灭”)
电流表1 电流表1的读数由　　　　到　　　　最后为　　　　(均选填“大”“小”或“零”)
电压表 电压表的读数由　　　　(选填“大”或“小”)到　　　　(选填“大”或“小”)最后稳定为某一数值
电容器放电 灯泡 灯泡的亮度由　　　　到　　　　最后　　　　(均选填“明”“暗”或“熄灭”)
电流表2 电流表2的读数由　　　　到　　　　最后为　　　　(均选填“大”“小”或“零”)
电压表 电压表的读数由　　　　到　　　　最后为　　　　(均选填“大”“小”或“零”)
一位同学用电流传感器观察电容器放电过程的变化情况得到的I-t图像如图所示，电源电压是8 V。
(1)在图中画一个竖立的狭长矩形(在图的最左边)，它的面积的物理意义是什么。
(2)怎样根据I-t图像估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量？试着算一算。
例3　(2024·莆田市高二期中)如图甲是利用电流传感器系统研究电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器(相当于电流表)可以捕捉瞬时的电流变化。图甲直流电源电压为8 V，充电前电容器带电荷量为零。先使S与“1”端相连，电源向电容器充电。充电结束后，使S与“2”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的I-t曲线如图乙所示。
(1)在电容器充电与放电过程中，通过电阻R0的电流方向　　　　(选填“相同”或“相反”)。
(2)图像阴影为I-t曲线图像与对应时间轴所围成的面积，乙图中阴影部分的面积S1　　　　S2(选填“>”“<”或“=”)。
(3)已知S1=3.2 mA·s，则该电容器的电容值为　　　　 F(保留两位有效数字)。
拓展　由例3甲、乙两图可判断阻值R1　　R2(选填“>”“<”或“=”)。
如图所示，研究电容器充、放电的过程：
(1)电容器充电结束时，电容器两端的电压等于电源电压(与R1阻值无关)。
(2)充电的电荷量与放电的电荷量相等，若与电容器串联的电阻阻值增大，充(放)电时间延长。
答案精析
一、
1.绝缘
2.(1)正负极　等量异种电荷　正电
负　(2)两个极板　中和　零
3.能量
4.一个
易错辨析
(1)×　(2)×　(3)×
二、
1.(1)电荷量Q　电势差U　
(2)C=　(3)法拉　法　F　106　1012　(4)电容器容纳电荷本领大小　(5)需要带的电荷量
2.(1)击穿　极限　(3)低
易错辨析
(1)×　(2)√　(3)×
例1　见解析
解析　电容器的电容是C== F=1.5×10-4 F，将电容器的电压降为2 V，电容器的电容不变，还是1.5×10-4 F
所带电荷量Q'=CU'=1.5×10-4×2 C=3×10-4 C。
例2　B　［由Q=CU知，U降低，则Q减小，故为放电过程，A错，B对；C== F=5×10-3 F，C错；ΔQ=CΔU=5×10-3×4 C=0.02 C，D错。］
三、
3.明　暗　熄灭　大　小　零　小
大　明　暗　熄灭　大　小　零
大　小　零
思考与讨论
(1)0~0.2 s时间内电路中流过的电荷量。
(2)计算图线与横轴间所围的面积，约为41格，Q=3.28×10-3 C。
注意：“面积”的计算：计算格子数，小于半格的舍去，大于半格的算一格。
例3　(1)相反　(2)=　(3)4.0×10-4
解析　(1)将单刀双掷开关S置于1，根据题图甲可知，电容器上极板带负电、下极板带正电，通过电阻R0的电流方向从右到左。将单刀双掷开关S置于2，电容器放电，通过电阻R0的电流方向从左到右，所以通过电阻R0的电流方向相反。
(2)I-t曲线图像与对应时间轴所围成的面积表示电荷量，电容器充电和电容器放电的电荷量相等，
所以S1=S2。
(3)根据电容定义式C=
则有C= F=4.0×10-4 F。
拓展　<
解析　由题图乙可知开始充电和开始放电时I充>I放，因为开始充电和放电时电压U相等，都等于电源电压，根据欧姆定律有>，所以R1

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