影响电容的几个因素
在高中教材中，电容、电容器是比较重要的内容，需认真研究，以得出正确结论。高中物理有这样一道题：要求用学过的知识对书上的演示图做出解释。参考书上只是说电容变化，没有说明是怎么变化的？为什么变化？哈尔滨吴岩老师就这道题分析了影响电容变化的几个因素：
(1)两板的电量Q不变。两板的距离增大(B板向左移)，电场力做负功。电场势能增大。
根据U=εq，U将增大。
又根据C=QU故C将减少，两板距离减小时(B板向右移)同以上相反。
(2)两板的电量Q不变。正对面积减少，就会使电荷聚集在正对面处，使电力线增多，场强增大。
根据E=Ud，因为d不变，所以U增大。
又从C=QU中看出；C是减小的。
(3)此现象有两种解释，两板电量Q不变：
①在此电容器中，两极板产生一个场强E。放入电介质后，电介质极化产生一个场强E′，使放入电介质后的电容器内的场强为E″=E-E′。所以E″＜E。由于两板间的距离d不变。
根据U1=E·d及U2=E″·d，所以U1＞U2。
又因C1=QU1及C2=QU2故C1＜C2。
②电容器中放入电介质，电介质极化“+、-”后，相当于两极板接近。电场力做正功，电势能ε减少，根据U=εq，所以U减小。而C=QU将增大。
取出电介质，U就会比放入电介质时增大，C就会比放入电介质时减小。
用发光二极管做电容器充电和放电作用的演示实验
发光二极管是一种较新颖的半导体器件，它不但具有一般晶体二极管的单向导电性能，而且在正向电压作用下能够发出优美的彩色光来，在较高级收、录音机上代替传统的动圈式表头作显示器用。陕西省丹凤中学贾永丰老师介绍经过试验，用发光二极管代替电流表作电容器充电和放电作用的演示实验，效果良好，现介绍如下：
所用器材：二只发红色光的磷化镓红色二极管LED1和LED2，(正向压降UF=23V，工作电流在10mA左右)。限流电阻R一只(360Ω)。4节15V干电池。一个耐压6V以上，容量在500μf-1000μf之间的电解电容器。一个单刀双掷开关。
实验步骤：把以上器材按照下图连接起来。
(1)将单刀双掷开关扳向位置I时，则会看到发光二极管LED2不发光，而LED1发出较亮的红色光来，随后LED1发出的红光逐渐变暗，直到熄灭，大约延续1秒左右。电容器的电容量越大，质量越好则发光延续的时间越长。这表明了电容器的充电电流是由大逐渐变小直到为零。LED1的发光不但说明有充电电流通过，而且还说明了充电电流的方向是由电源正极LED1→R→电容器C→电源负极。它还可以进一步地说明充电时的物理过程：充电时的电荷不是真正通过电容器的电介质，而是聚集在电容器的极板上，极板上集聚的电荷数目越多，电容器两极板电势差越大，而电容器两板电势差与电源电压方向相反。开始充电时，由于两极板上没有电荷，两极板电势差为零，故充电电流最大，LED1发光最亮，随着电容器两极板电荷数目的增加，两板电势差逐渐增大，而单位时间内到达极板电荷数目逐渐减少，充电电流逐渐变小，LED1发光逐渐变暗，直到电容器两极板电势差等于电源电压时，再没有电荷到达电容器极板，充电电流为零，LED1就不发光了。充电完毕后，LED1熄灭不发光还说明了电容器有隔断直流电的特性。
(2)再把单刀双掷开关扳向位置Ⅱ时，电容器、发光二极管与电源断开了，但会看到LED1不发光，而LED2发出一闪亮的红色光后又熄灭了，这说明在电路中有放电电流产生，放电电流的方向是：电容器上极→R→LED2→电容器的下极板。从放电电流方向可以知道充电过程中上极板带正电荷，下极板带负电荷。
若没有大容量电容器，也可用100μf-200μf电容器，但电源电压要提高到9V或12V以上，限流电阻R应选取R=U-UFIF，其中U为电源电压，UF为发光二极管的正向压降，IF为工作电流。
平行板电容器实验
平行板电容器实验原理是根据平行板电容器上所带电量Q保持不变，由公式C=QU，当U通过静电计观察变化时，则可得出电容C的变化情况，从而得出电容C与两板之间的距离、相对面积及中间电介质的关系。
由于静电计的接入，实验中当改变平行板电容器的电容时，其电容器上的电量是在改变的，且变化范围是比较大的。因为静电计本身有一定的电容且保持不变，静电计和平行板电容器并联，各自所带电量与其电容大小成正比。当静电计指针变化时，即电势差改变，则静电计上所带电量必然随着改变。由于总电量是保持不变的，显然电容器上所带电量也必须相应发生改变。例如，当增加平行板两板之间距离时，则静电计指针角度增大，即电势差增大，静电计上电量增多，这时平行板电容器上所带电量相应减少。
由上述分析可知：平行板电容器上所带电量是随着平行板各因素的变化而改变的。考虑静电计的影响，平行板电容器的电容C平可由公式C平=QU-C静给出，式中Q为总电量(定值)，C静为静电计的电容且保持不变，U为电势差。根据上述关系，如果在整个实验过程中C静始终远远小于C平以致可以忽略时，则有C平=QU，这和一些书上所描述的完全一致。但是静电计的电容是否很小可以忽略呢？在实验中电容器的电容变化范围较大，那么静电计的电容又能否始终远远小于电容器的电容而忽略呢？这些问题有关书上并没有说明。虽然静电计的电容不易测量，但可以通过下面的实验方法来比较静电计和电容器两者的电容大小。从而通过说明静电计对平行板电容器实验的影响情况。
实验装置还是原平行板电容器实验装置，只是将带电板同静电计的一根连线换成放电叉。本实验所用平行板的直径为196cm，静电计为外壳直径也是196cm的指针式静电计。徐州师范学院物理系拾景忠老师介绍实验步骤分两步进行。
(1)给平行板电容器及静电计带电，让静电计指针张开约60°角度，然后拿走放电叉，将静电计上的电量放掉使指针闭合。再用放电叉把静电计与电容器带电板连接，则静电计指针重新张开某一角度(电容器上的电量部分移到静电计上)。但张开的角度比开始时要小，且差别非常明显。再次拿走放电叉并放掉静电计上的电量。然后再用放电叉连接，这样如此进行下去，静电计指针一次比一次张开角度小，直到最后静电计指针不再张开为止，记下放电次数。
(2)操作步骤同第一步类似，开始还是让静电计指针张开约60°角度(做到同第一步开始条件相同)。拿走放电叉，现在将电容器上的电量放掉，然后再用放电叉将电容器与静电计连接，这时静电计指针将明显减小(静电计上的电量部分移到电容器上)。再拿走放电叉并再次放掉电容器上电量，以后再用放电叉连接，再对电容器放电……这样如此重复进行下去，则静电计指针张开的角度一次比一次减小，直到最后指针完全闭合为止，记下放电次数。
静电计与电容器并联，各自所带电量与其电容大小成正比。在一切条件不变时，由上边两步实验比较分析，即通过比较两种放电次数的多少，可以得出两者电容大小的关系，即哪一种放电次数较多，则说明在其上分配的电量较少，即它的电容就较小。反之则电容较大，下表列出了某一次实验所得到的实验数据。(注：尽管不同时间实验时所得数据不同，但反映的变化规律是相同的。)两板间距离d(cm)对静电计
放电次数N静(次)对平行板电容器放电次数N平(次)0518310136201082599308104071250614100417对上表实验数据分析如下：
(1)随着平行板电容器两板之间距离的增加，通过对静电计的放电次数在减少，而通过对电容器的放电次数在增加。这说明了两板之间距离越小，静电计上分配的电量相对越少，反之越多。
(2)当两板间距离小于2cm时，通过对静电计的放电次数相对较多，这说明在静电计上的电量相对分配较少，则其电容比电容器的电容较小，特别在05cm以内，放电次数相差很多，就是静电计的电容远比电容器的电容小，在这种情况下可忽略静电计的电容。
(3)当两板距离大于3cm时，通过对静电计的放电次数相对较少，这说明在静电计上分配的电量相对较多，其电容大于电容器的电容，距离越大，相差越多。
(4)当两板距离在2-3cm之间，两种情况下的放电次数相当，这说明在静电计和电容器上的电量分配多少相当，则两者的电容大小也相当。从表中可以看出当距离为25cm时，放电次数相等，则这时两者电容相等。由此方法可以粗略地测出静电计的电容值。由上表取两板距离为25cm，根据公式C平=εS4πkd，将数据代入求得平行板电容器的电容为C平=107皮法，则本实验所用静电计的电容约为10皮法左右。
通过以上的比较分析，在改变两板之间距离时，静电计的电容相对电容器的电容而言时大、时小或相当。同理如改变两板相对面积也会得到相同结论。在平行板电容器实验中，两板不可能靠得很近，而且为了实验现象明显，距离至少要在10cm左右范围内变化，相对面积变化范围也很大。因此实验过程中，平行板电容器的电容变化范围较大，相对静电计的电容而言时大、时小或相当。所以，静电计的电容在实验中不能忽略。那么实验中就不能把平行板电容器上的电量看做保持不变，实际上电量有较大的变化。
在中学物理教学中为了使问题简化，可以不考虑静电计的影响，认为电容器上的电量保持不变(但应向学生指出：静电计同电压表一样只作为测量工具看待，不考虑对实验的影响)，但作为中学物理教师及高师院校的物理专业学生，应该清楚地知道静电计的影响确实不能忽略，实验中电容器上的电量在改变，且变化范围较大。那么在高师物理教学法实验中，应该怎样理解、分析此实验呢？可以这样考虑，把静电计和电容器看做一个整体系统、整个系统所带电量Q保持不变，根据公式C平=QU－C静，当U通过静电计观察变化时，则可得出C平的变化情况，从而得出电容C平与各因素的对应关系。
电容实验的原理
高中物理课本电容一节，用图1所示装置来研究平行板电容器的电容跟哪些因素有关。书中写到，让平行板电容器带电后，用静电计来测量两极板A、B间的电势差，不改变A、B两极板所带的电量，只改变两极板间的距离，可以看到，距离越大，静电计指出的电势差越大，这表示平行板电容器电容随两极板距离的增大而减小。
改变A、B两板的正对面积和在两板间插入电解质来进行实验，还可以知道平行板电容器的电容跟两板的正对面积、两板间放不放解质有关。
这个实验做起来并不困难，效果也很好，但要使学生理解并不十分容易。因为，学生对这个实验的原理有种种疑问，比如：静电计指针所张开的角度为什么会变大，静电计为什么能测电压等等。
怎样解释比较好呢？江苏省扬州中学方学成老师认为：
讲清静电计能测量电压的道理
静电计本身相当于一个电容器，指针(包括固定针、金属杆、金属球)相当于一个极，外壳相当于另一个极。因为这个电容器是个定值，根据关系式C=UQ，可知U-Q，即指针与金属外壳间的电势差跟指针上带的电量成正比。又因为可动指针与固定不动的针带有同种电荷要互相排斥，于是可动的指针就张开了一定的角度。带的电量越多，排斥力越大，张开的角度也就越大，说明指针与金属外壳间的电压越大。
讲清A、B平行板电容器电容量的大小与静电计指针偏转角度大小之间的关系整个实验装置实际上相当于两个电容器并联。A、B两块金属板组成一个电容器：静电计的指针和金属壳组成一个电容器，我们用C、D表示这两个极，这样就可以把图1简化成图2。
当A、B间距离增大时，静电计指针偏转角度变大，说明C、D间电压变大。因为A和C等电势，B和D等电势，所以UAB=UCD=U0从整体来看，总电量Q是不变的，而总电压U变大了，根据关系式C=UQ，可知，总电容C变小了，而总电容等于两个并联电容之和C=CAB+CCDCCD一定、C变小了，说明CAB变小了。
从电势方面来考虑，也同样可以说明为什么A、B间距离增大，静电计指针的偏转角度会变大，CAB会变小B板带负电荷，它对A板的电势要发生影响，使A板的电势降低。增大A、B间的距离，B板对A板影响少了，A板的电势较原来升高了。A板的电势高于指针C的电势，A、C之间有了电势差，有了瞬间电流，使指针带的正电荷数量增多，因此，张开的角度变大了。因为CCD一定，QCD增多，所以，UCD变大；而QAB减少了，UAB却变大了，正好说明CAB变小了。
电容器能量的测量
能量是物理学中一个重要的概念。电容器充了电，就使电容器储藏一定的电量，实际上也就是储藏了一定的能量，电容器的能量很有用，比如脉冲式激光器就是用被充了电的电容器作为脉冲电源的。如果能让学生自己动手测定能量值，很有好处。虽实验原理已略为超出中学物理的要求，但可作为课外学生实验。杭州六中杨达利老师设计的本实验用到的中学物理知识面较广，既有利于基础知识的掌握，又有利于培养动手能力和学习物理的兴趣。
实验原理设一容量为C法拉的电容器，充电后两极间的电压为U伏特，则电容器能量W=12CU2(焦耳)。由此可见，对任何一个电容器来说，能量和电压平方的比W／U2是一个定值，等于C／2，如果作出W-U2的函数图像，是一条直线，斜率是C／2。
U用伏特计量得：W可通过对一个大电容器充电，再经过一个浸在盛有煤油的量热器里的电阻器放电，重复N次，使煤油温度升高△t，则电容器总能量W=4187×(m1C1+m2C2)×△t式中m1、m2分别表示煤油及量热器的质量，单位用克；C1及C2分别表示煤油及量热器的比热，单位用卡／克·度。电容器的能量应为W／N焦耳。
