透視平行板電容器
一、概念及公式
兩塊相互絕緣的導體就構成了一個電容器。顧名思義電容器是儲存和容納電荷的容器（大多數教師在講課時都與一般的容器類比），不同的電容器容納電荷的本領更一般是不同的，在物理學上為了精確反映和描述電容器對電荷的儲存容納能力，引入了一個物理量――電容C。是其定義式，其中Q是電容器的帶電量，U是兩極間的電勢差，後面則是兩個物理量的變化量的比值。此公式對任何電容器都是成立的，當使一個電容器帶上電荷或使其電量逐漸增多時，是電容器的充電過程；當使一個電容器失去電荷或使其電量逐漸減小時，是電容器的放電過程。對一個確定的電容器而言，其電容值是確定的不會隨其帶電量（或兩極間的電勢差）的改變而改變的。
在高中物理的學習中，一般要求掌握的是平行板電容器（兩塊相互絕緣彼此靠近的平行金屬板構成的），特殊地對平行板電容器還有一個決定公式（其中是電介質的介電常數，s是兩板的正對面積，d是兩板間距，4為常數）［特別提醒1］適用於任何電容器；僅適用於平行板電容器。
二、關於電容器的應用
在高中物理的教材中，有一個比較典型的演示實驗給出了平行板電容器動態分析的兩類習題：一是電容器兩板間的電勢差U保持不變（兩極與電源始終是相連的）；二是電容器的帶電量Q保持不變（充電完畢，兩極與電源是斷開的）。解決這類問題的關鍵在於弄清哪些是變數，哪些是不變數，在變數中哪些是因變數，哪些是自變數，並且要特別注意透過平行板電容器演示實驗現象探求物理力學本質。下面通過例題和練習稍加作一鞏固。
例1、（1996年全國大學聯考）如圖，平行板電容器A與一靈敏的靜電計相連，另極板B接地，若B稍向上移動一點，由觀察到的靜電計指標變化作出平行板電容器電容變小的結論的依據是（ ）
A、兩板間的電壓不變，極板上的電量變大。
B、兩板間的電壓不變，極板上的電量變小。
C、極板上的電量幾乎不變，兩板間的電壓變大。
D、極板上的電量幾乎不變，兩板間的電壓變小。
解析：容易判斷是屬於二類Q不變化的題型，兩式相等即得答案C是正確的。
例2、（2001年春考）一平行板電容器，兩板之間的距離d和兩板的正對面積s都是可以調節的，現在使電容器兩極板與一電池組始終是相連，以Q表示電容器的電量，E表示兩極板間的電場強度，則（ ）
A、當d增大，s不變時，Q減小，E減小。
B、當d增大，s不變時，Q增大，E增大。
C、當d減小，s增大時，Q增大，E增大。
D、當d減小，s減小時，Q不變，E不變。
解析：平行板電容器內部是勻強電場，結合上題中的等式，得答案AC是正確的。
下面再舉一例電容類感測器的問題。
例3、1999年7月12日日本原子能公司所屬敦賀灣核電站由於水管破裂導致了高輻射冷卻劑的外流，在檢測此事故中，應用了非電學量變化（冷卻劑的外流使管中的`液麵變化）轉化為電訊號的自動測量技術，如圖是一種通過檢測電容器的電容變化來檢測液麵高低的儀器原理圖。容器中裝有導電液體，是電容器的一極，中間的芯柱是電容器的另一極，芯柱外面有絕緣管作為電介質，電容器的兩個極分別接在兩個指示器上，其上面顯示的是電容的大小，但是從電容的大小就可以知道液麵的高低，為此下述說法正確的是（）
A、如果指示器上顯示出的電容增大了，則兩極正對面積增大，必有液麵升高。
B、如果指示器上顯示出的電容減小了，則兩極正對面積增大，必有液麵升高。
C、如果指示器上顯示出的電容增大了，則兩極正對面積減小，必有液麵降低。
D、如果指示器上顯示出的電容減小了，則兩極正對面積減小，必有液麵降低。
解析：由題知，芯柱是一極，導電液體是一極，根據可得，電容增大，正對面積增大，導體液麵升高；電容減小，正對面積減小，導體液麵降低，故選AD。
［特別提醒2］何時Q不變，何時U不變，各種變數都想全，公式連等問題完。
三、鞏固練習：
1、隨著生活質量的提高，自動幹手機已經進入家庭，洗手後，將溼手靠近自動幹手機，機內的感測器便驅動電熱器加熱，於是有熱空氣從機內噴出，將手哄幹，手靠近幹手機能使感測器工作，是因為改變了（ ）
A、溼度 B、溫度 C、磁場 D、電容
2、如圖，在有的計算機鍵盤的每一個鍵的下面都連有一小塊金屬片，與該金屬片隔有一定空氣隙的是另一塊小的固定金屬片，這兩片組成一個小的電容器，該電容器的電容C可用公式來計算，式中的，s為金屬片的正對面積，d表示兩金屬片間距，當鍵被按下時，此小電容器的電容發生了變化，與之相連的電子線路就能檢測出是哪個鍵被按下了，從而給出相應的訊號，設每個金屬片的正對面積為，鍵未按下時金屬片的間距為，如果電容變化了，電子線路恰好能檢測出必要的訊號，則鍵至少要被按下＿＿＿＿＿＿mm。
答案：1、D 2、0.15mm
總之，電容器的問題雖然在“考試大綱”中是I類要求，但在以能力立意的大學聯考中，電容的問題仍不失為一個良好的考核點，請讀者自己翻閱一下教材和近年的大學聯考試卷，本節內容的再延伸，就到帶電粒子在電場中的加速和偏轉問題，這能離得開平行板電容器內部是勻強電場的相關理論嗎？因此電容器無論是在新課學習、還是在備考複習都不能小視。
