電容器是高中電學的重要組成部分,但很多學生對這方面知識的掌握很差,覺得抽象、難以理解。 今天小編為大家整理了高中物理中涉及電容的知識點匯總以及相應練習題的講解。 希望對同學們有所幫助。
1. 電容器——容納電荷的容器
(1)基本結構:由兩根相互絕緣、相互靠近的導體組成。
(2)帶電特性:兩極板上的電荷相等且符號不同高中物理電容器知識點,分布在兩極板相對的內側。
(3)板間電場:板間形成均勻電場(不考慮邊緣效應)。 場強為E=U/d,方向始終垂直于板面。
充電與放電:給電容器充電稱為充電; 導致充電電容器失去電荷稱為放電。 充電過程實質上是電源逐漸將正電荷從電容器負極板移動到正極板的過程。 由于正負極板之間存在電位差,電源需要克服電場力才能做功。 正是電源所做的這部分功以電能的形式存儲在電容器中。 放電的時候,這部分能量就被釋放了。
電容器電荷:電容器一極板上電荷的絕對值。
擊穿電壓和額定電壓:如果施加在電容器兩極上的電壓超過一定限度,電介質就會擊穿,損壞電容器。 這個極限電壓稱為擊穿電壓; 電容器長期運行所能承受的電壓稱為額定電壓英語作文,它低于擊穿電壓。
2、電容器
(1)物理意義:表征電容器容納(儲存)電荷能力的物理量。
(2)定義:使電容器兩極板之間的電位差增加1V所需的電量。
使電容器兩極板之間的電位差增加1V所需的功率越大,電容器的電容量就越大; 反之,則越小。
定義公式:其中C表示電容器的電容量,表示兩極板之間增加的電位差??,表示當兩極板之間的電位差增加時電容器所增加的電荷。
電容器的電容量也可以這樣定義:它代表電容器的電荷量,U代表電荷量為Q時兩極板之間的電勢差。電容量的單位為F,也有和在應用中,1F=。
注:電容器的電容是反映其保持電荷能力的物理量。 它完全由電容器本身的特性決定,與電容器是否帶電、帶電多少以及兩極板之間的電位差無關。
(3)電容器尺寸的決定因素
電容器的電容與兩極板的面對面積、兩極板之間的距離以及兩極板之間的介質有關。 兩極板的面對面積越大,極板之間的距離越小,電介質的介電常數就越大,電容器的電容量就越大。
常見的可變電容器通過改變兩塊極板的相對面積來改變電容值。
題型1.理解電容的概念:
例1、給電容器充電時,電容器的電容C、電荷Q和電壓U之間的關系如圖所示。 正確的是()
變化 1:對于水平放置的平行板電容器,下列哪種說法是正確的()
A.增加兩板之間的距離會增加電容
B、將兩塊極板錯開平行,減少相對面積,電容也會減小。
C、在下板內表面放置一塊與板面積相同且小于板間距離的陶瓷板。 電容會增大。
D、在下板內表面放置一塊與板面積相同且小于板間距離的鋁板。 電容會增大。
變型2、21。如圖所示,C為中間插入電介質的電容器,a、b為其兩極板; a板接地; P和Q是垂直放置的兩塊平行金屬板,A帶電球懸掛在絕緣線上; P板和B板用導線連接,Q板接地。 開始時,吊線在垂直方向上靜止。 b板帶電后,吊線偏轉角度a。 下列方法中,哪一種可以使懸掛線的偏轉角度a變大( )
A. 減小a和b之間的距離
B. 增加a和b之間的距離
C. 取出a板和b板之間的電介質
D、改用形狀和尺寸相同、介電常數更大的電介質。
回答:
1:光盤
變體 1:BCD
變體 2:BC
3.平行板電容器
(1)電容:平行板電容器的電容與兩極板相對面積S成正比高中物理電容器知識點,與兩極板之間的距離d和兩極板之間介質的介電常數成反比。
正比于
。
注:上述公式雖然不需要定量計算,但利用該公式進行定性分析是非常方便的。
(2)極板間場強:帶電的平行板電容器極板之間形成均勻電場。 場強
,在
U是兩個板之間的電勢差,d是兩個板之間的距離。
4、兩類典型電容器問題的解決方法
(1)平行板電容器充電完畢后,繼續保持電容器的兩極與電池的兩極連接。 d、S 和
電容的C、Q、U、E變化會怎樣變化?
在此類問題中,由于電容器始終連接到電池,因此兩塊極板之間的電壓保持不變。 C、Q 和 E 的變化可以根據以下方程討論。
(2)平行板電容器充電后,切斷與電池的連接后,電容器的d、S、C的變化將如何引起電容器的C、Q、U、E的變化?
此類問題是由于電容充電后切斷與電池的連接,使電容的充電量保持不變而造成的。 C、U和E的變化可以根據以下方程討論。
題型2.平行板電容器的動態分析
例2、如圖所示,D為二極管,AB為平行板電容器。 靜止狀態的電容器兩極板之間存在帶電粒子P。 當兩板A、B之間的距離增大時(兩板仍平行),帶電粒子P的運動為()
A、向下運動
B、向上運動
C、一動不動
D、不確定
變化1:
圖1是同學設計的電容式速度傳感器原理圖。 上板為固定板,下板為被測物。 在兩塊極板之間電壓恒定的情況下,極板上的電量Q會隨著被測溫度的變化而變化。 隨物體的上下運動而變化。 如果 Q 隨時間 t 變化,則關系為 Q=
(
a和b是大于零的常數),圖像如第21題圖2所示,則第21題圖3和圖4中的圖形反映了板間場強E和物體速度的變化v 與 t 可能是
A.①和③
B.①和④
C.②和③
D.②和④
變化2.將兩塊相同尺寸和形狀的金屬板平行放置,形成平行板電容器。 與其連接的電路如圖所示。 當開關S導通時,電源對電容充電( )
A、保持S導通,減小兩極板之間的距離,則兩極板之間的電場強度會減小。
B、保持S連通,在兩塊極板之間插入一塊介質,則極板上的電量會增加。
C、斷開S,減小兩極板之間的距離,則兩極板之間的電位差會減小。
D、斷開S并在兩板之間插入介質,則兩板之間的電位差將增大。
回答:
2:C
變體 1:C
變體 2:BC
概括:
電容器是儲存電能的元件。 在直流電路中,當電容器充電和放電時,電路中存在充電和放電電流。 一旦電流達到穩定狀態,電路中的電容就相當于一個無窮大的電阻(只考慮電容是(理想無漏電)元件,電容電路可以視為開路。化簡時可以將其去掉簡化后的電路,如果需要電容的充電,可以在相應的位置添加,分析計算含有電容的直流電路時,關鍵是要準確地確定和求得電容兩端的電壓,
具體方法是:
1.確定電容器與哪個電阻并聯。 電阻兩端的電壓就是電容兩端的電壓。
2.當電容器和電阻串聯然后連接到電路兩端時,電路兩端的電壓就是電容器兩端的電壓。
3. 對于更復雜的電路,需要通過比較電容器兩端的電位與參考點處的電位來確定電容器兩端的電壓。
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