电容、电压及电荷的关系

一、电容

1、定义:电容器的电容C为电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间电势差U的比值

即C=Q/U,是电容的定义式。

2、意义:描述电容器容纳电荷本领的物理量。

3、单位:法拉,符号F,1F=106μF=1012pF。

4、要点:电容的大小由电容器本身的构造决定,与所加的电压U以及电荷量Q无关。

 

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二、影响平行板电容器电容的因素

1、影响因素:平行板电容器的电容C与极板的正对面积S成正比,与极板间电介质的相对介电常数εr成正比,与极板间距离d成反比。

C=εrS/4πkd,是电容的决定式。

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2、平行板电容动态问题分析

思路:运用电容的定义式和决定式分析电容器相关量变化

(1)确定不变量,分析是电压不变还是所带电荷量不变.

(2)用决定式C=ɛrS/4πkd分析平行板电容器电容的变化.

(3)用定义式C=Q/U分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化.

(4)用E=U/d分析电容器极板间场强的变化

 

电容器两极板间电压U不变时

(1)C=ɛrS/4πkd,所以C随着ɛr,S,d变化而变化。

(2)由Q=CU,因为U不变,Q随着C变化而变化,即随着ɛr,S,d变化而变化。

(3)由E=U/d,E随着d的变化而变化。

 

电容器的带电荷量Q不变时

(1)C=ɛrS/4πkd,所以C随着ɛr,S,d变化而变化。

(2)由U=Q/C,因为Q不变,U随着C变化而变化,即随着ɛr,S,d变化而变化。

(3)由E=U/d=Q/Cd=4πkQ/ɛrS,可知E随着ɛr,S的变化而变化,与d的变化无关。

 

三、定义式和决定式的区别

公式 C=Q/U C=ɛrS/4πkd
公式特点 定义式 决定式
适用范围 任何电容器 仅对平行板电容器适用
制约因素 对于某一电容器,电容时不变的,电荷量Q随着U成正比,但是二者的比值不变,反映的是电容器容纳电荷的本领。 电容正比于ɛr和S,反比于d,这些是影响电容的因素
联系 电容器容纳电荷的本领由Q/U来量度,由本身的结构(如ɛr,S,d)来决定。