第四节 电容器 电场 电流 莱顿瓶 穆欣布罗克在做电学实验时 看到好不容易使带电体所 带上的电很快就在空气中消失了 便想找出一种保存电的办 法 有一次 他用丝线吊起一支枪管来接收从摩擦起电机玻 璃球传来的电 他在枪管的一端吊一根黄 铜线 铜线的下端放在一只盛有水的玻璃 瓶中 穆欣布罗克让助手一只手拿着玻璃 瓶 同时自己使劲转动起电机 助手不慎 将另一只手碰到枪管上 感到一次强烈的 电击 大喊起来 穆欣布罗克与助手互换 位置 自己一手拿瓶 另一手去碰枪管 也遭到电击 克莱斯特和穆欣布罗克的实验表明 把带电体放在玻璃 瓶中可以将电保存起来 后来人们把这个蓄电的瓶子叫做 莱 顿瓶 但是 当时克莱斯特并不清楚装有钉子的玻璃瓶为什 么能够保存电荷 穆欣布罗克也不知道电荷是保存在瓶子上还 是保存在瓶内的水中 莱顿瓶几经改进后 瓶内外表面都贴上 金属箔 瓶盖上插一根金属杆 杆上端装一金属球 下端用金 属链子与瓶内表面接触 莱顿瓶放电时产生的电火花可以点燃 火药 氢气等 莱顿瓶的出现为进一步研究电现象提供了有力 的手段 其实 莱顿瓶就是一个同轴柱形电容器 按照克莱斯特 和穆欣布罗克的实验 握瓶的手是圆柱形电容器的正极板 水 和铁打 或铜线 是负极板 玻璃是电介质 瓶中盛水并不能够 改变其电容的大小 只是起到让瓶盖上插的金属杆与瓶内表面 金属箔连接的作用 改进后的莱顿瓶内外表面都贴上金属箔 两金属箔分别构成两个极板 电介质是玻璃 一 电容器 1 平行板电容器 在两个正对的金属平行板中间夹一层 绝缘物质 就组成一个最简单的电容器 实际上 任何两个彼 此绝缘又相隔很近的 都可以看成是一个电容器 2 充电 使电容器带电的过程称为充电 充电后两板带 等量异种电荷 电容器储存了 3 放电 使充电后的电容器失去电荷叫 4 电容器带的电荷量 一个极板所带电荷量的 一 1 导体 2 电荷 3 放电 4 绝对值 二 电容器的电容 1 定义 电容器所带 与电容器两极板间的 的 叫做电容器的电容 公式 C 2 物理意义 电容是表示电容器 本领的物理量 数值上等于使两极间的电势差为1 V时电容器需要带的 单位 法 符号F 还有微法 F 和皮法 pF 关 系1 F F pF 二 1 电荷量Q 电势差U 比值 2 容纳电荷 电荷量 106 1012 电容器的工作基础 1 充电 电容器的带电荷量增多的过程称为充电 充 电后两极板带等量异种电荷 充电过程中 电荷量Q增大 两极板间电压U增大 两极板间电场强度E增大 它把电能储 存了起来 从电容器的结构上看 电容器两个极板间充满电介质 彼此绝缘 电介质中没有定向移动的自由电荷 所以两极板 上的电荷不会通过电介质 两极板均为导体 和带正 负电 荷的电源的正负极相连 它使两极板带上等量异种电荷 2 放电 充电后的电容器失去电荷的过程叫做放电 放电过程中 带电荷量Q减小 两极板间电压U减小 两极 板间电场强度E减小 它向外释放了电能 对于一个带电的平行板电容器 下列说法中正确 的是 A 给它继续充电 它的电容增大 储存的电能增多 B 给它继续充电 它的电压增大 电容不变 C 让它放电 它的电压增大 电能减小 D 让它放电 它的电压减小 电能减少 解析 电容的大小与电荷量的多少无关 所以电容不变 充电时电压增大 电能增多 放电时电压减小 电能减小 故A C错误 B D正确 答案 BD 电容器的电容 1 在一定电压下 不同的电容器的极板上储存的电荷 有多有少 也就是电容器的电容有大有小 2 影响电容的因素 一般来说 电容器极板的正对面 积越大 极板间的距离越小 电容器的电容就越大 极板间 电介质的性质也会影响电容器的电容 3 单位 在国际单位制中 法拉简称法 符号是F 实 际上常用较小的单位 微法和皮法 它们的关系是1F 106 F 1 uF 1012 pF 如图所示 为平行板电容器 下列哪些措施不 可以减小它的电容 A 增大两板间的距离而其他不变 B 减小两极间的距离 不接触 而其他不变 C 保持两板距离不变使两板错开一些 D 增大两板距离同时使两板错开一些 解析 平行板电容器的电容的大小与正对面积 极板距 离 介质等因素有关 正对面积越大 电容就越大 距离越大 电容就越小 因此可知A C D正确 B错 答案 B 变式迁移 电容器是将电能暂时存储的一种电学元件 关于平行板 电容器的电容 下列说法正确的是 A 电容器所带的电荷量越多 电容就越大 B 电容器两极板间的电压越高 电容就越大 C 电容器正对面积增大 电容就越大 D 电容器两极板间距离增大 电容就越大 解析 电容器的电容取决于电容器极板的正对面积 板间距离以及电介质 跟电容器所带电荷量和极板间的 电压无关 所以选项C正确 答案 C 基础巩固 1 电容器A的电容比电容器B的电容大 这表明 A A所带的电荷量比B多 B A比B能容纳更多的电荷量 C A的体积比B的体积大 D 两电容器的电压都改变1 V时 A的电荷量改变比 B的大 解析 电容是电容器的固有属性 由电容器本身的构 造决定 电容描述了电容器容纳电荷的本领 电容器两极间 的电压每改变1 V所改变电荷量的多少 大小 而不表示容 纳电荷的多少或带电荷量的多少 正确选项为D 答案 D 能力提升 8 关于电容器的电容 下列说法正确的是 A 电容器是一种理想的仪器 现实生活中不存在 B 电容器是储存电荷的装置 C 电容的国际单位是微法 D 电容器极板的正对面积越大 板间距离越大 电 容器电容就越大 解析 电容器是常见的电子元件 是储存电荷的装 置 所以A错B对 国际单位是法拉 微法是常用单位 C 错 电容器极板的正对面积越大 板间距离越小 电容 器电容就越大 所以D错 答案 B