电容器是高中电学的重要组成部分,但很多学生对这方面知识的掌握很差,觉得抽象、难以理解。 今天小编为大家整理了高中物理中涉及电容的知识点汇总以及相应练习题的讲解。 希望对同学们有所帮助。
1. 电容器——容纳电荷的容器
(1)基本结构:由两根相互绝缘、相互靠近的导体组成。
(2)带电特性:两极板上的电荷相等且符号不同高中物理电容器知识点,分布在两极板相对的内侧。
(3)板间电场:板间形成均匀电场(不考虑边缘效应)。 场强为E=U/d,方向始终垂直于板面。
充电与放电:给电容器充电称为充电; 导致充电电容器失去电荷称为放电。 充电过程实质上是电源逐渐将正电荷从电容器负极板移动到正极板的过程。 由于正负极板之间存在电位差,电源需要克服电场力才能做功。 正是电源所做的这部分功以电能的形式存储在电容器中。 放电的时候,这部分能量就被释放了。
电容器电荷:电容器一极板上电荷的绝对值。
击穿电压和额定电压:如果施加在电容器两极上的电压超过一定限度,电介质就会击穿,损坏电容器。 这个极限电压称为击穿电压; 电容器长期运行所能承受的电压称为额定电压英语作文,它低于击穿电压。
2、电容器
(1)物理意义:表征电容器容纳(储存)电荷能力的物理量。
(2)定义:使电容器两极板之间的电位差增加1V所需的电量。
使电容器两极板之间的电位差增加1V所需的功率越大,电容器的电容量就越大; 反之,则越小。
定义公式:其中C表示电容器的电容量,表示两极板之间增加的电位差,表示当两极板之间的电位差增加时电容器所增加的电荷。
电容器的电容量也可以这样定义:它代表电容器的电荷量,U代表电荷量为Q时两极板之间的电势差。电容量的单位为F,也有和在应用中,1F=。
注:电容器的电容是反映其保持电荷能力的物理量。 它完全由电容器本身的特性决定,与电容器是否带电、带电多少以及两极板之间的电位差无关。
(3)电容器尺寸的决定因素
电容器的电容与两极板的面对面积、两极板之间的距离以及两极板之间的介质有关。 两极板的面对面积越大,极板之间的距离越小,电介质的介电常数就越大,电容器的电容量就越大。
常见的可变电容器通过改变两块极板的相对面积来改变电容值。
题型1.理解电容的概念:
例1、给电容器充电时,电容器的电容C、电荷Q和电压U之间的关系如图所示。 正确的是()
变化 1:对于水平放置的平行板电容器,下列哪种说法是正确的()
A.增加两板之间的距离会增加电容
B、将两块极板错开平行,减少相对面积,电容也会减小。
C、在下板内表面放置一块与板面积相同且小于板间距离的陶瓷板。 电容会增大。
D、在下板内表面放置一块与板面积相同且小于板间距离的铝板。 电容会增大。
变型2、21。如图所示,C为中间插入电介质的电容器,a、b为其两极板; a板接地; P和Q是垂直放置的两块平行金属板,A带电球悬挂在绝缘线上; P板和B板用导线连接,Q板接地。 开始时,吊线在垂直方向上静止。 b板带电后,吊线偏转角度a。 下列方法中,哪一种可以使悬挂线的偏转角度a变大( )
A. 减小a和b之间的距离
B. 增加a和b之间的距离
C. 取出a板和b板之间的电介质
D、改用形状和尺寸相同、介电常数更大的电介质。
回答:
1:光盘
变体 1:BCD
变体 2:BC
3.平行板电容器
(1)电容:平行板电容器的电容与两极板相对面积S成正比高中物理电容器知识点,与两极板之间的距离d和两极板之间介质的介电常数成反比。
正比于
。
注:上述公式虽然不需要定量计算,但利用该公式进行定性分析是非常方便的。
(2)极板间场强:带电的平行板电容器极板之间形成均匀电场。 场强
,在
U是两个板之间的电势差,d是两个板之间的距离。
4、两类典型电容器问题的解决方法
(1)平行板电容器充电完毕后,继续保持电容器的两极与电池的两极连接。 d、S 和
电容的C、Q、U、E变化会怎样变化?
在此类问题中,由于电容器始终连接到电池,因此两块极板之间的电压保持不变。 C、Q 和 E 的变化可以根据以下方程讨论。
(2)平行板电容器充电后,切断与电池的连接后,电容器的d、S、C的变化将如何引起电容器的C、Q、U、E的变化?
此类问题是由于电容充电后切断与电池的连接,使电容的充电量保持不变而造成的。 C、U和E的变化可以根据以下方程讨论。
题型2.平行板电容器的动态分析
例2、如图所示,D为二极管,AB为平行板电容器。 静止状态的电容器两极板之间存在带电粒子P。 当两板A、B之间的距离增大时(两板仍平行),带电粒子P的运动为()
A、向下运动
B、向上运动
C、一动不动
D、不确定
变化1:
图1是同学设计的电容式速度传感器原理图。 上板为固定板,下板为被测物。 在两块极板之间电压恒定的情况下,极板上的电量Q会随着被测温度的变化而变化。 随物体的上下运动而变化。 如果 Q 随时间 t 变化,则关系为 Q=
(
a和b是大于零的常数),图像如第21题图2所示,则第21题图3和图4中的图形反映了板间场强E和物体速度的变化v 与 t 可能是
A.①和③
B.①和④
C.②和③
D.②和④
变化2.将两块相同尺寸和形状的金属板平行放置,形成平行板电容器。 与其连接的电路如图所示。 当开关S导通时,电源对电容充电( )
A、保持S导通,减小两极板之间的距离,则两极板之间的电场强度会减小。
B、保持S连通,在两块极板之间插入一块介质,则极板上的电量会增加。
C、断开S,减小两极板之间的距离,则两极板之间的电位差会减小。
D、断开S并在两板之间插入介质,则两板之间的电位差将增大。
回答:
2:C
变体 1:C
变体 2:BC
概括:
电容器是储存电能的元件。 在直流电路中,当电容器充电和放电时,电路中存在充电和放电电流。 一旦电流达到稳定状态,电路中的电容就相当于一个无穷大的电阻(只考虑电容是(理想无漏电)元件,电容电路可以视为开路。化简时可以将其去掉简化后的电路,如果需要电容的充电,可以在相应的位置添加,分析计算含有电容的直流电路时,关键是要准确地确定和求得电容两端的电压,
具体方法是:
1.确定电容器与哪个电阻并联。 电阻两端的电压就是电容两端的电压。
2.当电容器和电阻串联然后连接到电路两端时,电路两端的电压就是电容器两端的电压。
3. 对于更复杂的电路,需要通过比较电容器两端的电位与参考点处的电位来确定电容器两端的电压。
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