2025版高中物理：第九章静电场及其应用静电场中的能量第3讲电容器带电粒子在电场中的运动

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2024-11-20 2 0 945.19KB 23 页 5.9玖币

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第3讲

电容器

带电粒子在电场中的运

动

对应学生用书 P200

考点一

电容器及平行板电容器的动态分析

一、最简单的电容器

两个彼此绝缘的

①　　　　

,当靠得很近且之间存有

②　　　　

时,就组成了一个最简单的

电容器。3

二、电容器的充电和放电

电路如图所示。把开关 S接1,电容器开始

③　　　　

电。电容器充电的过程,两极板的电荷

量

④　　　　

,极板间的电场强度

⑤　　　　

,电源的能量不断储存在电容器中;把开关 S接

⑥　　　　

,电容器开始放电。电容器放电的过程,电容器把储存的能量通过

⑦　　　　

转

化为电路中其他形式的能量。3

三、电容(用C表示)

表示电容器

⑧　　　　

本领强弱的物理量。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,即C=⑨

。3

2.单位:在国际单位制中,电容的单位是

⑩　　　　

,简称法,符号

。常用的单位还

有微法(μF)和皮法(pF)。换算:1F=

μF=

pF。3

3.电容器的带电荷量、额定电压和击穿电压

(1)带电荷量:一个极板所带电荷量的

。3

(2)额定电压:电容器能够长期正常工作时的电压。

(3)击穿电压:电介质被

时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。3

四、平行板电容器

由两个彼此绝缘的平行金属板构成。

1.电容的决定因素:两板间

,两板的

,两板间电介质的相对介电常数

εr。3

2.关系式:C=

。3

答案

　①

金属板

　②

电介质(绝缘物质)

　③

充

　④

增加

　⑤

增大

　⑥

　⑦

电流做功

⑧

容纳电荷

　⑨

　⑩

法拉

106

1012

绝对值

击穿

距离

正

对面积

εrS

4π kd

探究平行板电容器与哪些因素有关的三个实验现象的示意图如图所示,回答以下问题:

(1)静电计与平行板电容器的连接是串联,还是并联?

(2)观察图 1、2、3,它们分别说明什么现象?

(3)图中静电计可否用电压表替换?可否用验电器替换?

(4)有人说,静电计也是一个电容器,你认为对吗?为什么?

(5)结合图示,该实验应用了什么物理思想或方法?

(6)通过上述实验可以得到,平行板电容器的电容与哪些因素有关?是什么关系?

答案

(1)并联。(2)减小正对面积,电势差增大;增大两板间距,电势差增大;插入介质,电

势差减小。(3)均不可以。(4)对,符合电容器的结构特征。(5)控制变量法。(6)平行板电容

器电容的大小与正对面积成正比,与介质的相对介电常数成正比,与两板间距成反比。

角度 1

电容器的电容

多媒体教学一体机普遍采用了电容触摸屏,因为工作面上接有高频信号,当用户手指触

摸电容触摸屏时,手指相当于接地导体,手指和工作面形成一个电容器,控制器由此确定手指

位置。对于电容触摸屏,下列说法正确的是(

)。

A.手指与屏的接触面积变大时,电容变大

B.手指与屏的接触面积变大时,电容变小

C.手指压力变大时,手指与屏的工作面距离变小,电容变小

D.手指压力变大时,手指与屏的工作面距离变小,电容不变

答案

解析

根据 C=

εrS

4π kd

可知,手指与屏的接触面积变大时,电容变大。A项正确,B 项错误;

同理,手指压力变大时,手指与屏的工作面距离变小,电容变大,C、D两项错误。

角度 2

平行板电容器动态分析

两类情境

1.电容器始终与恒压电源相连,电容器两极板间的电势差 U保持不变。

2.电容器充电后与电源断开,电容器两极板所带的电荷量 Q保持不变。

思维流程

(2024 届韶关模拟)用平行板电容器制成的厨房用电子秤的电路简图如图所示。称重

时,把物体放到电子秤面板上,压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则放上物体后(

)。

A.电容器的电容变小

B.电容器的带电荷量增大

C.极板间电场强度变小

D.膜片下移过程中,电流表有从a到b的电流

答案

解析

根据电容表达式C=

εrS

4π kd

,可知当两个极板间的距离减小时,电容器的电容增大;

再根据电容定义式 C=

,可知电容器一直和电源相连,电压不变时,电容增大,带电荷量增大,

即电容器被充电,电流表有从b到a的电流,A、D两项错误,B 项正确。由匀强电场公式E=

知,当电压不变,两个极板间的距离减小时,极板间电场强度变大,C 项错误。

(多选)一个由电池、电阻R、开关 S与平行板电容器组成的串联电路如图所示。开关

S闭合。一带电液滴悬浮在两极板间的 P点不动,下列说法正确的是(

)。

A.若将A板向右平移一小段位移,电容器的电容 C减小

B.若断开 S,将B板向下平移一小段位移,带电液滴的电势能减小

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