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第8节 电容器 电容
电容器（capacitor）
1.存储电荷和电能的元件
2.任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体都可以看成一个电容器
3.两块彼此隔开平行放置的金属板构成平行板电容器。
电容器的充放电
1
2
S
G
(1)带电量：每个极板所带电荷量的_______．
(2)电容器的充电和放电
充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的_________，电容器中储存________．
放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中________转化为其他形式的能．
设平行板电容器两个极板的正对面积和距离一定，讨论以下问题：
电容器两极板之间的场强与电容器的带电量有什么关系？
电容器两极板之间的电势差与场强有什么关系？
你能通过推理，得出电容器两极板之间的电势差与电容器带电量的关系吗？
不同的电容器存储电荷的能力是不同的，为了描述电容器这种能力的异同，我们引入一个新的物理量——”电容“。
电容器的电容（capacitance）
1、物理意义：表示电容器存储电荷能力的物理量
2、电容的定义式：
3、电容的单位：
法拉，简称法，符号是F.
微法（μF）和皮法（pF）
1μF=10-6F
1pF=10-12F
1F=1C/V
4、电容器的额定电压和击穿电压
平行板电容器的电容
实验表明：平行板电容器的的电容与两板的正对面积、板间距离有关。
两板之间的正对面积S越大，电容C越大；板间距离d越小，电容C则越大；插入电介质后电容增大。
实验探究 平行板电容器的电容与哪些因素有关
决定式
ε为一个常数，与电介质的性质有关，称为电介质的相对介电常数。
电介质 空气 煤油 石蜡 陶瓷 玻璃 云母 水
ε 1.0005 2 2.0—2.1 6 4—11 6—8 81
常用电容器
1、按电介质分：
纸质电容器、电解电容器、陶瓷电容器、云母电容器
2、按是否可变分：
固定电容器、可变电容器
电容式传感器
测定液面高度的电容传感器
1、如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测液面高低的仪器原理图.电容器的两个电极分别用导线接到指示器上，指示器可显示出电容的大小.下列关于该仪器的说法中正确的有（ ）
A.该仪器中电容器的电极分别是芯柱和导电液体
B.芯柱外套的绝缘层越厚，该电容器的电容越大
C.如果指示器显示出电容增大了，则说明容器中液面升高了
D.如果指示器显示出电容减小了，则说明容器中液面升高了
2、传感器是一种采集信息的重要器件．如图所示是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，引起电容的变化．将电容器、灵敏电流计和电源串联接成闭合电路，那么( )
A.当F向上压膜片电极，电路中有从a到b的电流
B.当F向上压膜片电极，电路中有从b到a的电流
C.若电流计有示数，则说明压力F发生变化
D.若电流计有示数，则说明压力F不发生变化
电容器的储能
电容器动态变化的两类问题
（1）平行板电容器保持与电源连接
（2）平行板电容器充电后，切断电源
——U不变
——Q不变
1、证明：一个极板间为空气（真空）的平行板电容器，两极板之间的电场强度只与极板所带的电荷量及极板面积有关。
2、一平行板电容器两极板间距为d，极板面积为S，电容为ε0S/d，其中ε0是常量。对此电容器充电后断开电源.当增加两板间距时，电容器极板间(　　)
A.电场强度不变，电势差变大 B.电场强度不变，电势差不变
C.电场强度减小，电势差不变 D.电场强度减小，电势差减小
3、如图所示，平行板电容器与直流电源(内阻不计)连接，下极板接地。一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则 (　　)
A．带电油滴将沿竖直方向向上运动
B．P点的电势将降低
C．带电油滴的电势能将减小
D．电容器的电容减小，极板带电荷量将减小
4、(2016·天津高考)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
P
l
d
1．平行板电容器动态变化的两种情况
(1)电容器始终与电源相连时，两极板间的电势差U保持不变。
(2)充电后与电源断开时，电容器所带的电荷量Q保持不变。
一、平行板电容器的动态分析
2．平行板电容器的动态分析方法
6、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
7、如图所示，A、B为平行金属板，两板相距为d，分别与电源两极相连，两板的中央各有一小孔M和N，一带电质点自A板上方相距为d的P点由静止自由下落（P、M、N在同一竖直线上），空气阻力忽略不计，到达N孔时速度恰好为零，然后沿原路返回。若保持两极板间的电压不变，则（　　）
A．把A板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后不能返回
B．把A板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落
C．把B板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落
D．把B板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落
8、(2013·新课标全国Ⅰ)一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)。小孔正上方d/2处的P点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处(未与极板接触)返回。若将下极板向上平移d/3，则从P点开始下落的相同粒子将(　　)
A．打到下极板上 B．在下极板处返回
C．在距上极板d/2处返回 D．在距上极板2d/5处返回
9、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。现给电容器缓慢充电，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。
O
10、下述为一个观察带电粒子在平行极电容器板间电场中的运动状况的实验。现进行下述操作。第一步，给如图所示真空中水平放置的平行板电容器充电，让A、B两板带上一定的电量，使得一个带电油滴P在两板间的匀强电场中恰能保持静止状态。第二步，给电容器继续充电使其电量突然增加△Q1，让油滴开始竖直向上运动t秒。第三步，在上一步基础上使电容器突然放电△Q2观察到又经2t秒后，油滴刚好回到原出发点。设油滴在运动过程中未与极板接触．
(1)说明在上述第二步和第三步两个过程中，带电油滴运动的加速度大小之比；
(2)求△Q1和△Q2的比值。

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