如何理解电容器的电容

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所属分类:高二物理

所谓电容器,就是由两个彼此绝缘又相互靠近的导体构成的。电容器有两个工作状态,分别是充电和放电。所以说,电容器是储存电荷的装置。

不同的电容器,储存电荷的本领不一样。那么如何衡量不同电容器储存电荷的能力强弱呢?这就是电容器的电容了!也就是说,电容器的电容,是描述电容器储存电荷本领的物理量。那么,如何理解电容器的电容呢?下面,无忧物理学习网就简单总结一下电容器的电容这个知识点。

电容器的电容定义式

所谓电容器的电容,就是电容器极板所带电量与电容器两极板电势差的比值。对一个固定的电容器来说,这个比值是不变的,称之为电容。即:

C=Q/U

公式理解:

1Q:电容器任意一个极板所带电荷量的绝对值。特别要注意,不是两个极板电量绝对值之和。

2U:电容器两极板的电势差。

虽然C=Q/U,但这是一种比值定义法,实际上CQU并没有任何关系。如果觉得抽象,我们可以做个类比理解。

将电容器类比水容器来学习,如下图所示:

如何理解电容器的电容

如果我们将水容器的容量S类比于电容器的电量Q,水的高度差h类比于电容器的电势差U,那么V/h就代表了水容器的横截面积ss相当于电容器的电容C

显然,sVh没有任何关系。类比学习易知,CQU也没有任何关系。

电容器的电容决定式

既然CQU没有关系,那么C应该由电容器本身决定。实验表明,电容器的电容C与电容器两极板d、正对面积s以及电介质有关系。这个关系可以用这个表达式理解:

C=εs/4kπd

其中:ε表示电介质,k表示静电力常量,π=3.14常量。

所以说,对一个固定的电容器来说,只要这三个物理量εds没有变动,C就不会变化。反之,如果改变εds某个因素发生变化,就会引起C的变化。

电容器的充电放电

1、充电过程

将电容器与电源连接在一起,开关闭合后电容器两个极板将带上等量的异种电荷,这个过程就是充电过程。如下图所示:如何理解电容器的电容

显然,充电过程中,与电源正极连接的极板聚焦了正电荷,构成了高电势,而与电源负极连接的极板将聚焦了负电荷,构成了低电势。正因为有高低电势差,因此两极板间就形成了匀强电场,电场方向由高电势向下指向低电势。

所以说,充电过程实际上两极板所带电量增加的过程,而从能量转化上说,充电过程实际上就是电能转化为电场能过程。

2、放电过程

如下图所示,放电过程实际上就是,将电容器用导线连接构成闭合回路,改变电容某个因素会导致两极板上电荷互相中和,结果两极板电量Q将不再电。

如何理解电容器的电容

在放电过程,两极板电量在减少,从能量转化角度看,放电过程实际上就是电场能转化为其他形式能的过程。

因此,电容器实质上就是一种储存电场能的装置。

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