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新人教版 必修三
第十章 静电场中的能量
第4节 电容器的电容
水可以用容器储存起来，电荷也可以用一个“容器”储存起来。图中的元件就是这样的“容器” ——电容器。那么，它内部的构造是怎样的？它是怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？
问题导入：
电容器是电气设备中的一种很重要的元件，在电子技术和电工技术中有很重要的应用。
一.电容器:
电容器从外形上来看有很多种，有方的,扁的，圆柱型的
平行板电容器
电介质
电容器的极板
电容器的极板
1.定义：在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质——电介质（空气也是一种电介质），就构成了一个最简单的电容器，叫做平行板电容器。
任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都可以构成电容器。
观察电容器的充.放电现象
2、电容器的充电和放电过程
（1）充电：使电容器的两个极板分别带上等量的异种电荷，这个过程叫充电。
U



G
+ + + + + +

-Q
+Q

- - - - - -
电容器的带电量Q：每个极板上所带电量的绝对值。
电场能
电能
Q↑,U ↑,E ↑
稳定后不变
2、电容器的充电和放电过程
（2）放电：已经充电的电容器两极板上的电荷的中和过程，叫放电。
+ + + + + +

Q
+Q

U



G
电场能
电能
Q↓,U ↓,E ↓
稳定后不变
2、电容器的充电和放电过程
（1）充电：
带电量 Q 增加，板间电压U 增加，板间场强 E 增加，电能→电场能
（2）放电：
带电量 Q 减少，板间电压U 减小，板间场强 E 减小，电场能→电能
【注意】当电容器带电量发生改变时，电路中有电流；稳定后电路中无电流，因为两极板绝缘，电流通不过。
3.电容器能起什么作用呢？
——用来容纳(存储)电荷的装置.
实验设计：
用传感器观察电容器的放电过程
微元法:?Q =I ?t
容纳储存水
容纳储存电荷
电荷量 Q
水量 V
电容器
水容器

电容器用来储存电荷的，怎样描述其储存电荷的本领呢
电势差 U
水位差 h




h

h
A
B
C
水位每升高 h，比较 A、B、C 的储水量, 哪个储水本领大
如何反映其储水本领？
容纳储存水
容纳储存电荷
电荷量 Q
水量 V
电势差 U
水位差 h
横截面 S
电容器
水容器

电容C
电容器用来储存电荷的，怎样描述其储存电荷的本领呢
二.电容:
1.定义：电容器所带电量 Q 与电容器两极板间电势差U 的比值，叫电容器的电容。（符号：C）

定义式：

2.在数值上等于使电容器两极板间的电势差增加1V所需要增加的电荷量。
3.电容器的电容由本身结构决定，与Q、U 无关.
4.单位：法拉（F ） 1F=1C/ V 1F=106μF=1012pF
5.物理意义：描述电容器容纳电荷的本领。电容越大，表明在相同电势差情况下，电容器所带的电荷越多.
6.击穿电压和额定电压：
加在电容器两极板上的电压不能超过某一个限度，超过这个限度，电介质将被击穿，这个电压称为击穿电压。
电容器正常工作时两极板上的最大电压，称为额定电压。
额定电压比击穿电压低
外壳上标的电压是额定电压
例1.某一电容器标注的是：“300V,5?F”，则下述说法正确的是
A.该电容器可在300V以下电压正常工作
B.该电容器只能在300V电压时正常工作
C.电压是200V时，电容仍是5?F
D.电压超过300V，该电容器可能会被击穿
【ACD】
例2.平行板电容器充电后与电源断开, 电容器所带电荷量为Q=4?10-8 C,两板电压为U=2V.
1.该电容器电容为多少？
2.因放电,两板电压变为U’=1V,该电容为多少?
3.若再将两板距离变为原来的2倍,其电压为多少？
1.2×10-8F 2. 2×10-8F 3. 2V
（C不由Q、U决定 ）
Q=CU
（Q由C、U决定）
（U由Q、C决定 ）
电容器的电容与是否带电或与带电量的多少无关
问题：电容器的电容取决于什么因素？
三．平行板电容器的电容
平行板电容器组成结构
实验原理：
静电计在实验中的作用：反映两极板之间的电压，电压越大，静电计的指针偏转的角度就越大。
实验设计及过程：
实验结论
实验公式
Q、S保持不变时，d越大，C越小
Q、 d 保持不变时， S越大，C越大
Q、d、S保持不变时， 插入介质，C越大
两板间距离
两板正对面积
介电常数
真空εr=1
静电力常量
电容器的电容是电容器本身的结构决定，与是否带电或与带电量的多少无关.
决定电容大小的因素：
公式内容　　
公式特点 定义式(不成比例） 决定式（成比例）
意义 反映容纳电荷的本领 反映了影响电容大小的因素
联系 电容器容纳电荷的本领由Q/U来量度，由本身的结构(如平行板电容器的εr、S、d等因素)来决定
平行板电容器典型问题：
类型一：
保持电容器的两极板与电源相连


十 十 十 十 十 十 十 十
一 一 一 一 一 一 一 一
U不变
Q=CU
d 增大，E 减小
类型二：
充电后，切断与电源的连接
十 十 十 十 十 十 十 十
一 一 一 一 一 一 一 一
Q不变
E不变
结论：平行板电容器的电场强度只与板板所带的电荷量、相对
介电常数及极板正对面积有关，与两极板的距离无关。
U=Q/C
E=U/d
例3.平行板电容器充电平衡后仍与电源相连，两极板间的电压是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 （ ）
A.Q变大 B.C变大
C.E不变 D.U变小
AB
例4.平行板电容器充电平衡后与电源断开，两极板间的电压是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（ ）
A.Q变大 B.C变大
C.E不变 D.U变小
BCD
E与d无关，即E不变。
例5.如图所示，平行板电容器A、B间有一带电油滴P正好静止在极板正中间，现将两极板间稍错开一些，其它条件不变。则（ ）
A．油滴将向上加速，电流计中电流由b流向a
B．油滴将向下加速，电流计中电流由a流向b
C．油滴将静止不动，电流计中电流由b流向a
D．极板带电量减少，两板间电势差和场强不变
D
例6.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,Ep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增大　　B.θ增大,Ep不变
C.θ减小,Ep增大 　D.θ减小,E不变

D
四.常见的电容器
电容器
固定电容器
可变电容器
聚苯乙烯电容器
陶瓷电容器
电解电容器
纸质电容器

+
-


思维导图：

电
容
器
的
电
容
定义式：C=Q/U
定义
单位：法拉（F） 1F=1C/V
物理意义：反映电容器容纳电荷的本领
平行板电容器
公式：
决定因素
与d成反比
与 、S成正比

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