第04讲 电容器及其两类变化（原卷版）-2024-2025学年高二物理上学期中期末复习精细讲义.docx

第04讲电容器及其两类变化

——划重点之高二期中期末复习精细讲义

考点1

电容器及电容的定义式

考点2

平行板电容器电容的决定式

考点3

平行板电容器的两类动态问题

考点1：电容器及电容的定义式

1.电容器的组成

两个彼此绝缘的导体，当靠得很近且之间存有电介质时，就组成一个电容器.比如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),就组成了一个最简单的电容器，叫作平行板电容器，如图所示.

①任意两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成是一个电容器。

②对于一个孤立的导体，如金属球，也有容纳电荷的本领，另个电极可认为在无穷远处。

2.观察电容器的充、放电现象

(1)把电容器的一个极板与电池的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板将分别带上等量的异号电荷，这个过程叫作充电.如图甲所示，电容器充电时会在电路中形成随时间变化的充电电流.

(2)用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷中和，电容器就不带电了，这个过程叫作放电.如图乙所示，电容器放电时，电路中有短暂的放电电流

(3)①充电特点：

a.充电电流从电源正极流出；b.电容器所带电荷量增加；c.极板间场强增大，电压升高；d.电源的能量不断储存到电容器中；e.充电后，电容器两极板间的电压与充电电压相等.

②放电特点：

a.放电电流从正极板流出；b.电容器所带电荷量减少；c.极板间的场强减小，电压降低；d.电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量；e.放电后，两极板间的电压为零。

3.电容器所带的电荷量指的是电容器一个极板所带电荷量的绝对值。

①当电容器充电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器两极板间的电压与充电电压相等.

②放电的过程实际上就是电容器两极板上正、负电荷中和的过程，当放电结束后，电路中无电流.

3.电容的计算

1.定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U之比，叫作电容器的电容.

或者电容器增加(或减少)的电荷量△Q与两极板间增大(或减小)的电势差△U的比值，叫作电容器的电容。

2.定义式：,表示电容器的电容在数值上等于使两极板间的电势差为1V时电容器需要带的电荷量.

3.电容单位：法拉(简称法，符号F),微法(μF),皮法(pF),1F=106μF=1012pF.

4.物理意义：电容表示电容器容纳电荷本领的物理量.

①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.因而电容器的电容也可以表示为,即电容的大小在数值上等于两极板间的电势差增大(或减少)1V时电容器所增加(或减小)的电荷量.

②是比值定义式，不能理解为C与Q成正比、与U成反比，C的值与电容器是否带电及带电荷量多少无关；

③C由电容器本身结构性质(导体大小、形状、相对位置及电介质)决定，反映了电容器容纳电荷的本领.不同电容器的电容不同.

【典例1】（多选）下列关于电容的说法正确的是（）

A．电容器A的电容比B的大，说明A所带的电荷量比B多

B．电容是反映电容器储存电荷本领的物理量

C．电容在数值上等于使两极板间的电势差为1V时，电容器需要带的电荷量

D．由公式C=QU知，若电容器两极板间电压为10V，每个极板所带电荷量为2×10－5C，则电容器电容大小为4×10-6

【典例2】有一电解电容器如图所示，外壳上标有“1000μF，10V”。下列关于该电容器的说法，正确的是（）

????

A．该电容器只有在10V电压下才能正常工作

B．当所加电压为5V时，该电容器的电容为500μF

C．该电容器能容纳的电荷量最多为1.0×10﹣3C

D．当两极加1V电压时，该电容器的电荷量为1.0×10﹣3C

【典例3】（多选）图为电容器的充、放电实验原理图。刚开始电容器不带电，先将开关S接1，电容器充电；再将开关S接2，电容器放电。在电容器充放电过程中，电流传感器和电压传感器采集到的数据如下列选项所示，其中正确的有（）

A． B．

C． D．

【典例4】自动体外除颤器AED能有效应对心脏骤停风险的发生。其原理主要是通过电源对电容充电，再利用已充电的电容器释放脉冲电流作用于心脏，实施电击治疗。已知某型号除颤器的电容器电容是20μF，医学规范要求首次除颤能量为250J，电容器可释放的能量为E=12qU

A．用该除颤仪进行首次除颤时理论上需要的充电电压应为10

B．用该除颤仪在首次除颤过程中放出的电量为1

C．若该除颤仪在5ms时间内完成首次除颤放电，则通过人体的平均电流约为

D．除颤仪两个电极置于人体左前胸和右后肋，则所加的平均电场强度约为1000

【典例5】（多选）有两个不同的电容器C1和C2，电容器所带电荷量Q与其两端所加电压U的关系如图所示，图中U2

A．电容