資源簡介

10.4 電容器的電容
【學習目標】
觀察常見電容器的構造，建構電容器模型。通過實驗，觀察電容器在充、放電過程中由流與電壓的變 化，分析電荷量變化及能量轉化情況。
經歷實驗探究電容器兩極板間電勢差與所帶電荷量關系和用物理量之比定義電容的過程，理解電容概念。知道電容的單位。
了解電容器的類型、特性及作用。
了解影響平行板電容器電容大小的因素。
【開啟新探索】
電容器是一種重要的電學元件，在很多電路中都需要用到電容器。電容器在電路中有“容納電荷”的能力，如同水容器有“容水”能力一樣。那么，電容器有怎樣的結構？怎樣“容電”？
【質疑提升1】電容器有怎樣的結構？電容器如何充電、放電？
1. 閱讀教材，如何構成電容器？
答：在兩個的相距 的 中間夾上一層 物質（電介質） ，就構成一個最簡單的電容器，稱平行板電容器。這兩個金屬板叫做電容器的 。
任何兩個彼此 又相距 的導體，都可以構成電容器。電容器的符號：
2. 電容器接入電路之后可以進行充電、放電。結合課本，理解電容器的充電、放電過程。
（1） 如圖所示，當接在“1”電路結構，對電容器 。電容器的上極板帶 電（正電、負電）、下極板帶 電，電容器的兩端電壓大小 。通過電流表的電流方向 （向左、向右），電流大小 。
（2）在充電過程中，極板的帶電量越來越多，在充電過程中，實現了 能量轉化；
（3）當接在“2”電路結構，電容器 ，通過電流表的電流方向 ，電流大小 ；
（4）在放電過程中，極板的帶電量越來越少，兩極板間的電壓會越來越 ；在放電過程中，實現了 能量轉化；
3.閱讀課本，P39拓展學習，了解用傳感器觀察電容器放電實驗的原理。
（1）觀察I－t圖，說明電容器放電電流的大小變化有怎樣的規律？為什么會有這樣的規律？
（2）圖10.4－3中豎立的狹長矩形面積的物理意義？
（3）據I－t圖估算電容器在全部放電過程中釋放的電荷量：
【質疑提升2】如何描述電容器容電能力？
電容器充電時，電容器兩極板之間的電勢差增大，電容器所帶的電荷量也在增加，那么，電容器所帶的電荷量與兩極板間的電勢差是否存在某種定量關系？通過實驗我們尋找兩者的定量關系。觀察實驗電路，說明如何獲知電容器所帶的電荷量大小？如何獲知兩極板間的電勢差？
答： 電容器所帶的電荷量（一個極板帶電荷量的絕對值）通過 獲得，電勢差通過 獲得。
通過實驗測量，兩者間存在怎樣的定量關系？
答：一個電容器 與 之比是不變的。
不同的電容器這個比值是不同的。而這個比值的意義： 。
可見，電荷量Q與電勢差U之比表征了電容器儲存電荷的特性。類同于不同的水容器，升高相同的水位，所需的水量不同，所需的水量越大，容水能力越強。
3. 什么是電容？為什么要引入電容的概念？電容的定義式、單位、決定因素是什么？
答：（1）電容器所帶的 與電容器兩極板之間的 之比，叫做電容器的電容。用 表示。
（2）定義式： ，其量值的物理意義是 。
（3） 國際單位制中，電容的單位是 ，簡稱 ，符號 。還有 和 兩個常用單位，1F＝ μF＝ pF。
（4）電容器的電容是 定義方式，與Q、U的大小 ，取決于 。
【學以致用1】
1．對于一個確定的電容器的電容正確的理解是( 　)　
A．電容與帶電量成正比 B．電容與電勢差成反比
C．電容器帶電量越大時，電容越大 D．對確定的電容器,每板帶電量增加,兩板間電勢差必增加
2. 對于一給定的電容器，在如圖所示中，描述電容C、帶電荷量Q、電壓U之間的相互關系的圖線中正確的是( )
【質疑提升3】
1. 探究平行板電容器的電容有關因素，采用什么具體方法？平行板電容器的電容大小又可以怎樣表示？
【學以致用2】
1．如圖為研究平行板電容器電容的實驗裝置。電容器充電后與電源斷開，電量Q不變，與電容器相連的靜電計用來測量電容器的______。當極板間插入橡膠板時，電容器的電容將______（填“增大”、“減小”或“不變”，下同。），靜電計指針偏角將________。當錯開極板時，電容器的電容將________，靜電計指針偏角將__________。當增加極板間距時，電容器的電容將________，靜電計指針偏角將___________。
2. 平行板電容器保持與直流電源兩極連接，充電平衡后，兩極板間的電壓是U， 充電荷量為Q，兩極板間場強為E，電容為C。充電平衡后，保持電鍵閉合，將兩極板間距離減小，則( )
A.C變小 B.U變小
C.E不變 D.Q變大
3. （2）中，如充電平衡后，電容器與電源斷開，將兩板間距離減小，則( )
A.Q變大 B.C變小
C.E不變 D.U變大
【素養提升專練】
1．關于電容器的充放電，下列說法中正確的是 ( )
A．充電過程中電源提供的電能全部轉化為內能
B．放電過程中電容器中的電場能逐漸增大
C．充放電過程中外電路有瞬間電流
D．充放電過程中外電路有恒定電流
2. 兩個電容，兩極板間的電勢差之比為2:3，帶電量之比為3:2，則C1/C2等于( )
A. 2：3 B．3：2
C．4：9 D. 9：4
如圖所示，彼此絕緣的同軸金屬圓管和圓柱分別帶上等量的異種電荷Q后，兩導體間的電勢差為U，若兩導體分別帶上+2Q和-2Q的電荷，則它們間的電勢差為（　　）
A．2U B．4U
C．8U D．16U
4. 一個電容器，帶了電量Q后，兩極板電勢差為U，若它帶的電量減少Q/2，則 ( )
A．電容為原來的1/2，兩極板電壓不變
B．電容為原來2倍，兩極板電壓不變
C．電容不變，兩極板電壓是原來的1/2
D．電容不變，兩極板電壓是原來的2倍
5．下列關于電容器的說法中，正確的是 ( )
A．電容越大的電容器，帶電荷量也一定越多
B．電容器不帶電時，其電容為零
C．由C＝Q／U可知，C不變時，只要Q不斷增加，則U可無限制地增大
D．電容器的電容跟它是否帶電無關
6． 為研究影響平行板電容器電容的因素，實驗中，使電容器的兩個極板A、B分別帶上等量異種電荷，并將A極板和靜電計的外殼分別接地，保持極板所帶電荷量不變，如圖所示。下列判斷正確的是（　　）
A．增大兩極板之間的距離，靜電計指針張角變小
B．A板稍微上移，靜電計指針張角變大
C．若將玻璃板插入兩板之間，則靜電計指針張角變大
D．若將A板向右移少許，則靜電計指針張角不變
7. 如圖所示，電路閉合開關S，用兩極電壓為E的直流電源對平行板可移動的電容器充電，要使電容器兩極板間的電壓大于E，兩極板間的電場強度保持不變，可采用（ ）
A．先將S斷開，然后將電容器兩極板間的距離拉大一些
B．先將兩極板間的距離拉大，然后斷開S
C．先將兩極板的正對面積減小一些，然后將S斷開
D．先將S斷開，然后將兩極板的正對面積減小一些
8. 如圖所示，是一個由電池、電阻R與平行板電容器組成的串聯電路。增大電容器兩極板間距離時（ ）
A．電容器的電容增大
B．電阻R中沒有電流
C．電阻R中有從a流向b的電流
D．電容器兩極間的電場強度增大
9．如圖所示，一平行板電容器兩極板接在恒壓直流電源上，充滿電之后與電源端開。一帶電油滴位于電容器中的P點且恰好處于平衡狀態，若將M上移，則電容器（ ）
A．兩極板間的電勢差變大，極板間電場強度變大
B．油滴帶正電
C．帶電油滴將向上移動
D．P點的電勢不變
10. 傳感器是采集信息的重要器件。如圖所示是一種測定壓力的電容式傳感器，A為固定電極，B為可動電極，組成一個電容大小可變的電容器.可動電極兩端固定，當待測壓力施加在可動電極上時，可動電極發生形變，從而改變了電容器的電容.現將此電容式傳感器與零刻度在中央的靈敏電流表和電源串聯成閉合電路，已知電流從電流表正接線柱流入時指針向右偏轉。當待測壓力增大時（　 ）
A．電容器的電容將減小
B．靈敏電流表指針指在正中央零刻度處
C．靈敏電流表指針向左偏轉
D．靈敏電流表指針向右偏轉
11. 兩平行金屬板正對放置，充電后兩板間的電勢差為2V，兩極板帶電量分別為+6×10-6C和-6×10-6C，求： （1）電容C；
（2）若電勢差升高1V，該電容器的電容Cˊ和所帶電量Qˊ分別為多少？
12．有一充電的平行板電容器，兩板間電勢差為3V，現使它的電荷量減少3×10－4C，于是電容器兩板間的電勢差降為原來的，則：
（1）此電容器的電容是多大？
（2）電容器原來帶的電荷量是多少？
（3）若將電容器極板上的電荷量全部放掉，電容器的電容是多大？4 電容器的電容
【學習目標】
觀察常見電容器的構造，建構電容器模型。通過實驗，觀察電容器在充、放電過程中由流與電壓的變 化，分析電荷量變化及能量轉化情況。
經歷實驗探究電容器兩極板間電勢差與所帶電荷量關系和用物理量之比定義電容的過程，理解電容概念。知道電容的單位。
了解電容器的類型、特性及作用。
了解影響平行板電容器電容大小的因素。
【開啟新探索】
電容器是一種重要的電學元件，在很多電路中都需要用到電容器。電容器在電路中有“容納電荷”的能力，如同水容器有“容水”能力一樣。那么，電容器有怎樣的結構？怎樣“容電”？
【質疑提升1】電容器有怎樣的結構？電容器如何充電、放電？
1. 閱讀教材，如何構成電容器？
答：在兩個的相距 的 中間夾上一層 物質（電介質） ，就構成一個最簡單的電容器，稱平行板電容器。這兩個金屬板叫做電容器的 。
任何兩個彼此 又相距 的導體，都可以構成電容器。電容器的符號：
2. 電容器接入電路之后可以進行充電、放電。結合課本，理解電容器的充電、放電過程。
（1） 如圖所示，當接在“1”電路結構，對電容器 。電容器的上極板帶 電（正電、負電）、下極板帶 電，電容器的兩端電壓大小 。通過電流表的電流方向 （向左、向右），電流大小 。
（2）在充電過程中，極板的帶電量越來越多，在充電過程中，實現了 能量轉化；
（3）當接在“2”電路結構，電容器 ，通過電流表的電流方向 ，電流大小 ；
（4）在放電過程中，極板的帶電量越來越少，兩極板間的電壓會越來越 ；在放電過程中，實現了 能量轉化；
3.閱讀課本，P39拓展學習，了解用傳感器觀察電容器放電實驗的原理。
（1）觀察I－t圖，說明電容器放電電流的大小變化有怎樣的規律？為什么會有這樣的規律？
（2）圖10.4－3中豎立的狹長矩形面積的物理意義？
（3）據I－t圖估算電容器在全部放電過程中釋放的電荷量：
【質疑提升2】如何描述電容器容電能力？
電容器充電時，電容器兩極板之間的電勢差增大，電容器所帶的電荷量也在增加，那么，電容器所帶的電荷量與兩極板間的電勢差是否存在某種定量關系？通過實驗我們尋找兩者的定量關系。觀察實驗電路，說明如何獲知電容器所帶的電荷量大小？如何獲知兩極板間的電勢差？
答： 電容器所帶的電荷量（一個極板帶電荷量的絕對值）通過 獲得，電勢差通過 獲得。
通過實驗測量，兩者間存在怎樣的定量關系？
答：一個電容器 與 之比是不變的。
不同的電容器這個比值是不同的。而這個比值的意義： 。
可見，電荷量Q與電勢差U之比表征了電容器儲存電荷的特性。類同于不同的水容器，升高相同的水位，所需的水量不同，所需的水量越大，容水能力越強。
3. 什么是電容？為什么要引入電容的概念？電容的定義式、單位、決定因素是什么？
答：（1）電容器所帶的 與電容器兩極板之間的 之比，叫做電容器的電容。用 表示。
（2）定義式： ，其量值的物理意義是 。
（3） 國際單位制中，電容的單位是 ，簡稱 ，符號 。還有 和 兩個常用單位，1F＝ μF＝ pF。
（4）電容器的電容是 定義方式，與Q、U的大小 ，取決于 。
【學以致用1】
1．對于一個確定的電容器的電容正確的理解是( 　)　
A．電容與帶電量成正比 B．電容與電勢差成反比
C．電容器帶電量越大時，電容越大 D．對確定的電容器,每板帶電量增加,兩板間電勢差必增加
2. 對于一給定的電容器，在如圖所示中，描述電容C、帶電荷量Q、電壓U之間的相互關系的圖線中正確的是( )
【質疑提升3】
1. 探究平行板電容器的電容有關因素，采用什么具體方法？平行板電容器的電容大小又可以怎樣表示？
【學以致用2】
1．如圖為研究平行板電容器電容的實驗裝置。電容器充電后與電源斷開，電量Q不變，與電容器相連的靜電計用來測量電容器的______。當極板間插入橡膠板時，電容器的電容將______（填“增大”、“減小”或“不變”，下同。），靜電計指針偏角將________。當錯開極板時，電容器的電容將________，靜電計指針偏角將__________。當增加極板間距時，電容器的電容將________，靜電計指針偏角將___________。
2. 平行板電容器保持與直流電源兩極連接，充電平衡后，兩極板間的電壓是U， 充電荷量為Q，兩極板間場強為E，電容為C。充電平衡后，保持電鍵閉合，將兩極板間距離減小，則( )
A.C變小 B.U變小
C.E不變 D.Q變大
3. （2）中，如充電平衡后，電容器與電源斷開，將兩板間距離減小，則( )
A.Q變大 B.C變小
C.E不變 D.U變大
【素養提升專練】
1．關于電容器的充放電，下列說法中正確的是 ( )
A．充電過程中電源提供的電能全部轉化為內能
B．放電過程中電容器中的電場能逐漸增大
C．充放電過程中外電路有瞬間電流
D．充放電過程中外電路有恒定電流
2. 兩個電容，兩極板間的電勢差之比為2:3，帶電量之比為3:2，則C1/C2等于( )
A. 2：3 B．3：2
C．4：9 D. 9：4
如圖所示，彼此絕緣的同軸金屬圓管和圓柱分別帶上等量的異種電荷Q后，兩導體間的電勢差為U，若兩導體分別帶上+2Q和-2Q的電荷，則它們間的電勢差為（　　）
A．2U B．4U
C．8U D．16U
4. 一個電容器，帶了電量Q后，兩極板電勢差為U，若它帶的電量減少Q/2，則 ( )
A．電容為原來的1/2，兩極板電壓不變
B．電容為原來2倍，兩極板電壓不變
C．電容不變，兩極板電壓是原來的1/2
D．電容不變，兩極板電壓是原來的2倍
5．下列關于電容器的說法中，正確的是 ( )
A．電容越大的電容器，帶電荷量也一定越多
B．電容器不帶電時，其電容為零
C．由C＝Q／U可知，C不變時，只要Q不斷增加，則U可無限制地增大
D．電容器的電容跟它是否帶電無關
6． 為研究影響平行板電容器電容的因素，實驗中，使電容器的兩個極板A、B分別帶上等量異種電荷，并將A極板和靜電計的外殼分別接地，保持極板所帶電荷量不變，如圖所示。下列判斷正確的是（　　）
A．增大兩極板之間的距離，靜電計指針張角變小
B．A板稍微上移，靜電計指針張角變大
C．若將玻璃板插入兩板之間，則靜電計指針張角變大
D．若將A板向右移少許，則靜電計指針張角不變
7. 如圖所示，電路閉合開關S，用兩極電壓為E的直流電源對平行板可移動的電容器充電，要使電容器兩極板間的電壓大于E，兩極板間的電場強度保持不變，可采用（ ）
A．先將S斷開，然后將電容器兩極板間的距離拉大一些
B．先將兩極板間的距離拉大，然后斷開S
C．先將兩極板的正對面積減小一些，然后將S斷開
D．先將S斷開，然后將兩極板的正對面積減小一些
8. 如圖所示，是一個由電池、電阻R與平行板電容器組成的串聯電路。增大電容器兩極板間距離時（ ）
A．電容器的電容增大
B．電阻R中沒有電流
C．電阻R中有從a流向b的電流
D．電容器兩極間的電場強度增大
9．如圖所示，一平行板電容器兩極板接在恒壓直流電源上，充滿電之后與電源端開。一帶電油滴位于電容器中的P點且恰好處于平衡狀態，若將M上移，則電容器（ ）
A．兩極板間的電勢差變大，極板間電場強度變大
B．油滴帶正電
C．帶電油滴將向上移動
D．P點的電勢不變
10. 傳感器是采集信息的重要器件。如圖所示是一種測定壓力的電容式傳感器，A為固定電極，B為可動電極，組成一個電容大小可變的電容器.可動電極兩端固定，當待測壓力施加在可動電極上時，可動電極發生形變，從而改變了電容器的電容.現將此電容式傳感器與零刻度在中央的靈敏電流表和電源串聯成閉合電路，已知電流從電流表正接線柱流入時指針向右偏轉。當待測壓力增大時（　 ）
A．電容器的電容將減小
B．靈敏電流表指針指在正中央零刻度處
C．靈敏電流表指針向左偏轉
D．靈敏電流表指針向右偏轉
11. 兩平行金屬板正對放置，充電后兩板間的電勢差為2V，兩極板帶電量分別為+6×10-6C和-6×10-6C，求： （1）電容C；
（2）若電勢差升高1V，該電容器的電容Cˊ和所帶電量Qˊ分別為多少？
3×10-6F 3×10-6F 9×10-6C
12．有一充電的平行板電容器，兩板間電勢差為3V，現使它的電荷量減少3×10－4C，于是電容器兩板間的電勢差降為原來的，則：
（1）此電容器的電容是多大？
（2）電容器原來帶的電荷量是多少？
（3）若將電容器極板上的電荷量全部放掉，電容器的電容是多大？
1.5×10-4F 4.5×10-4C 1.5×10-4F

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