浅谈高中物理学习中电容器知识点的学习方法

纪泓宇

（江苏省运河中学，江苏邳州 221300）

1 电容器的介绍

什么是电容器？很多同学也许在学习电容器之后还缺少对电容器有一个大概的认识，本文便先从介绍何为电容器开始。

电容器，简而言之就是一种可以容纳电荷的电子元件，在物理学中通常用“C”代表电容器。在日常生活中我们经常可以见到电容器，尤其是在一些电子设备中，电容器被大量使用于控制电荷，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路，能量转换，控制等方面。

2 高考中电容器的考点

2.1 平行板电容器的特点

图1 电容器充电

图2 电容器放电

图3 高频旁路电容器

图4 平行板电容器简化模型

2.2 充、放电过程

充电与放电：把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，使电容器带电叫充电，使充电后的电容器失去电荷叫放电。充电时两个极板上的电荷由于相互吸引而保存下来，两极板间有电场存在。充电时是由其他形式能转化为电场能储存在电容器中，放电时由电场能转化为其他形式能释放出来。

2.2.1 充电过程（如图1）

从图1可以看出，此时的充电电流，电流方向均为为逆时针运行，电流强度也是由大向小产生变化；此过程伴随着板间电压提高；电场强度上升；电场能增大：同理，当充电结束时电容器的电流也会停止运动，此时的板间电压与充电电压会保持一个相同的数值。

2.2.2 放电过程（如图2）

从图2可以看出，放电过程中极板正负电荷中和，电容器又不带电了，电流强度和充电时比较，由大向小反向发生变化；此过程伴随着板间电压降低；电场强度减弱；电场能减小。放电后，电两极板间不再有电场。

2.3 基本公式

2.4 解题基本规律

平行板电容器充电后，若保持其始终与直流电源相连，则板间电压U不变。当电容器的板间距离d、正对面积S、介电常数ε发生变化时，由以上公式可知C、Q和E会随着发生变化。

电容器充电后断开电源，极板的电荷量Q不变。当电容器的板间距离d、正对面积S、介电常数ε发生变化时，由以上公式可知C、Q和E会随着发生变化。

2.5 电容器在交流电中的作用

电容在交流电路中对交变电流有阻碍作用，称为容抗。容抗的大小与电容器的电容和交流电的频率有关。因为直流电的大小和方向不变，当把电容器刚接入直流电路时，因为电容器的充电使得电路是通路，稳定后电路是断路。而交流电的大小和方向不断变化，电容器不断地充放电，电路一直是有电流通过。所以电容器的作用之一是“通交流隔直流”。在交流电路中当交流电的频率增大时，交流电的大小和方向的变化更快，电容器的容抗会减小，所以在交流电路中电容器的另一个作用是“通高频阻低频”。例如：如图3，要求前级输入包含低频与高频成分的信号，后级输出仅含低频成分的信号。我们知道，电容的容抗与频率有关，频率越高，容抗越低，相当于小电阻。图中的电容器的容抗十分小，相当于一条电阻十分小的支路，于是高频信号就在此处被短路了，而不能到达后级输出。相反，对于低频信号，图中的电容容抗大，故不会被短路，同时能到达后级输出。

3 具体例题

如图4所示，老师们正在与同学进行一项物理实验。老师让同学们将一些锡箔纸揉成小球并且放在一个玻璃容器中，这个玻璃容器顶部与底部均是由一块金属板组成。当同学们将小球放入后，老师把玻璃盒的顶部与底部加上电压，惊人的一幕出现了小球随着电压的不断提高不停地进行上下跳动。

老师为了向同学们解释眼前所发生的情况，将盒中的现象做成了图中的一个简化模型。由图可见，电容量为C的平行板电容器的极板A和B水平放置。已知：若小球与极板发生碰撞，则碰撞后小球的速度立即变为零，带电状态也立即改变，改变后，小球所带电荷符号与该极板相同，电量为极板电量的α倍（α<<1）。不计带电小球对极板间匀强电场的影响。重力加速度为g。

欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动，电动势ε至少应大于多少？

答案：解：用Q表示极板电荷量的大小，q表示碰后小球电荷量的大小。要使小球能不停地往返运动，小球所受的向上的电场力至少应大于重力，则：

其中q=αQ，又有Q=Cε

综上所述，对于平行板电容器只要作到明确其结构、性质、原理，知道其在实际电路中对电流所起的作用，运用电场以及其他相关知识，便可以根据上述方法解决涉及电容器的实际问题。

4 高考考点总结

在进行高中物理的总体学习时最应该注意的就是基本的物理概念，规律和老师为解体步骤所总结的很多基本概念，也就是我经常提到的基本知识。在高中物理中一些基本概念和结论的理解并不难。如果对近几年的高考物理题目进行总结，我们不难发现对于电容器这一部分的考核内容并没有难度太高的问题，往往都是围绕最简单，最基础的概念与知识进行展开。尤其是在电容器、电容的出题方式总会以选择题的题型考核学生对于电容器知识点基础概念的理解，同时会将电场力做功、电场强度等一些与电磁场有关的知识点结合出题，综合考查。通常考查的问题有：电容器的电容动态变化问题、平行板电容器的定义式即平行板间电场的应用问题。电容器知识与带电粒子及功能关系的综合运用。

5 学习方法总结

当我们进行对于电容器相关知识点进行学习的时期，一定要充分记忆教材的电容器知识体系，熟练地把握相关重难点、考试范围和公式要求。尤其是对于电容器概念和解体规律牢记于心，同时也要联系其它物理概念和区分相似规律的相同点，尽量避免做题时出现一些小失误。

当然还要提高课堂听课的效率，争取老师在课堂进行讲解时，就已经对相对应的知识点有了一个整体的把握，这样才能做到事半功倍的效果。尤其是对待电容器这样重要的知识点时更要带着问题进行课堂前的预习，在听课时就能相关知识点进行理解。通过这样整体且综合的复习方法，不仅可以让我们高效地去理解电容器的有关知识，不断提高我们的思维能力，还能提高学习效率，不仅仅是在电容器进行学习方面，其他方面也可以取得更加优秀的成果。