【电容器基础概念】
电容器是一种能够存储电荷的电子元件,其基本构造是由两个彼此绝缘但又相互靠近的导体组成。电容器的电路符号是两个平行的线条,象征着两个导体。电极是电容器的两个导体部分,而两者之间的绝缘物质称为电介质,它对电容器的性能有很大影响。
【电容器的工作原理】
当电容器充电时,电流流入一个电极,带正电,同时负电荷通过电路流入另一个电极,使其带负电,形成等量的异种电荷。这个过程中,电容器储存了电能。电容器储存的电荷量Q等于一个电极所带电量的绝对值。而电容器的放电过程则是将这些电荷释放出去,使得电荷中和,电容器失去电荷。
【电容的定义和物理意义】
电容C是电容器的一个重要参数,表示电容器储存电荷的能力,即电容器所带电量Q与其两极板间电势差U的比值。电容的单位是法拉(F),常用的还有微法(μF)和皮法(pF)。电容C的物理意义相当于水容器中水体积与水深的比值,代表了电容器储存电荷的“容量”。
【平行板电容器】
平行板电容器是最简单的电容器类型,其电容C与两极板的正对面积S、两极板间的距离d以及电介质的介电常数ε有关,计算公式为:C = εS / (4πkd)。其中,k是静电力常量。电容C的大小受到这些因素的影响,例如,增大正对面积或插入电介质都会使电容增大,而增加两极板的距离会降低电容。
【电容器的特性与应用】
在电容器充电后,如果与电源保持连接,电势差U保持不变,而增加两极板间的距离d,电容C减小,根据Q=CU,电荷量Q不变,因此场强E会随距离d的增大而减小。相反,如果电容器充电后断开电源,电荷量Q固定,增大d会导致电势差U增大,而场强E保持不变。
【习题解答】
1. D 正确。电容是电容器固有的属性,与电荷量和电压无关。
2. 由于题目条件不足,无法确定电容器原来的带电量,但可以判断如果电荷量减少3×10^-4C,电压变为原来的1/3,那么电容也相应减小。
3. ABD 正确。当两极板距离减小时,电容C变大,由于电容器连接在电池两端,电压U保持不变,所以根据Q=CU,电荷量Q变大;根据E=U/d,电场强度E也变大。
以上内容涵盖了电容器的基本概念、工作原理、电容的定义、平行板电容器的特点以及相关习题的解答,这些都是电容器电容的基础知识,对于理解和应用电容器至关重要。