1、第一章静电场学案10 电容器的电容目标定位 1.知道电容器的概念和平行板电容器的主要构造.2.理解电容的概念及其定义式和决定式.3.掌握平行板电容器电容的决定式，并能用其讨论有关问题.知识探究 自我检测 一、电容器 电容 问题设计 照相机的闪光灯是通过电容供电的，拍照前先对电容器充电，拍照时电容器瞬间放电，闪光灯发出耀眼的白光.拍照前、后的充电过程和放电过程，能量发生怎样的变化？答案 拍照前的充电过程由电源获得的电能储存在电容器中；拍照后的放电过程，两极板间的电场能转化为其他形式的能量.知识探究 要点提炼 1.任何两个彼此又相距很近的，都可以看成一个电容器.2.电容器的充电和放电：(1)充电：
2、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，两个极板分别带上等量电荷的过程叫做充电.(2)放电：用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷的过程叫做放电.绝缘导体异号中和3.电容：(1)定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的.(2)公式C，其中Q指一个极板上带电量的绝对值.(3)单位：，符号是F,1 F1 C/V,1 FFpF.(4)意义：电容是表示电容器的特性的物理量.QU比值法拉1061012储存电荷4.电容器的电容在数值上等于两极板间每升高(或降低)单位电压时增加(或减少)的电荷量.说明：CQUQU，对任何电容器都适用.Q 为电容器所带的电荷量，是
3、其中一个极板上带电荷量的绝对值.延伸思考 是否可以根据C认为，电容器的电容与电容器所带电荷量成正比，与电容器两极板间的电势差成反比？QU答案 不可以.电容是电容器本身的一种属性，大小由电容器自身的构成情况决定，与电容器是否带电、带多少电荷量以及电容器两极板间的电势差均无关.二、平行板电容器的电容 常用电容器 问题设计 平行板电容器由两块平行放置的金属板组成.利用平行板电容器进行如下实验：(1)如图1所示，保持Q和d不变，增大(或减小)两极板的正对面积S，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C，分析电容C的变化.QU图1答案 实验结论：S增大，电势差U减小，电容C增大.(2)如图2所示，保
4、持Q和S不变，增大(或减小)两极板间的距离d，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C，分析电容C的变化.QU答案 实验结论：d增大，电势差U增大，电容C减小.图2(3)如图3所示，保持Q、S、d不变，插入电介质，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C，分析电容C的变化.QU图3答案 实验结论：插入电介质，电势差U减小，电容C增大.要点提炼 1.平行板电容器的电容与两平行极板正对面积S成，与电介质的相对介电常数r成，与极板间距离d成，其表达式为C，两板间为真空时相对介电常数r1，其他任何电介质的相对介电常数r都大于1.2.C 适用于所有电容器；C仅适用于平行板电容器.rS4kdQUr
5、S4kd正比正比反比3.常见的电容器，从构造上看，可以分为和两类.4.加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压称为电压.电容器外壳上标的是工作电压，或称电压，这个数值比击穿电压.固定电容器可变电容器击穿额定低三、平行板电容器的动态分析 问题设计 1.如图4所示，电容器充电后保持和电源相连，此时电容器两极板间的电压不变.(1)当两极板的正对面积S增大时，电容器的C、Q、E如何变化？图4答案 根据 C rS4kd，S 增大时，C 增大.根据 CQU得 QCU，所以 Q 增大，电场强度 EUd不变.(2)当两极板间距d增大时，电容器的C、Q、E
6、如何变化？答案 根据 C rS4kd，d 增大时，C 减小，由于 QCU，所以 Q 减小，电场强度 EUd减小.2.在图4中，电容器充电后和电源断开，此时电容器的带电荷量不变.(1)当两极板的正对面积增大时，电容器的C、U、E将如何变化？答案 根据 C rS4kd，S 增大时，C 增大，由于 UQC，所以 U 减小，电场强度 EUd减小.(2)当两极板间距d增大时，电容器的C、U、E将如何变化？答案 根据 C rS4kd，d 增大时，C 减小，由于 UQC，所以 U 增大，电场强度 EUd QCdQrS4kdd4kQrS，所以 E不变.要点提炼 1.分析方法：抓住不变量，分析变化量.其理论依据
7、是：(1)电容器电容的定义式C；(2)平行板电容器内部是匀强电场，E；(3)平行板电容器电容的决定式C.QUUdrS4kd2.两种典型题型(1)电压不变时：若电容器始终与电源相连，这时电容器两极板间的是不变的，以此不变量出发可讨论其他量的变化情况.(2)电荷量不变时：若电容器在充电后与电源断开，这时电容器两极板上的保持不变，在此基础上讨论其他量的变化.电压电荷量典例精析一、对电容的理解例1 有一充电的电容器，两板间的电压为3 V，所带电荷量为4.5104 C，此电容器的电容是多少？将电容器的电压降为2 V，电容器的电容是多少？所带电荷量是多少？解析 由 CQU可求电容.CQU4.51043F1
8、.5104 F.电容器电压降为2 V时，电容不变，仍为1.5104 F.此时电荷量为QCU1.51042 C3104 C.答案 1.5104 F 1.5104 F 3104 C 二、平行板电容器的电容例2 对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是()A.将两极板的间距加大，电容将增大 B.将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小 C.在下极板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大 D.在下极板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板，电容将增大 解析 影响平行板电容器电容大小的因素有：(1)随正对面积的增大而增大.(2)随两极板间距离的增大而
9、减小.(3)在两极板间放入电介质，电容增大.据上面叙述可直接看出B、C选项正确；对D选项，实际上是减小了两极板间的距离.所以本题正确选项应为B、C、D.答案 BCD 三、平行板电容器的动态分析例3 如图5所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板间的电势差U，现使B板带正电，则下列判断正确的是()A.增大两极板之间的距离，静电计指针张角变大 B.将A板稍微上移，静电计指针张角将变大 C.若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大 D.若将A板拿走，则静电计指针张角变为零 图5解析 电容器上所带电荷量一定，由公式C，当d变大时，C变小，再由C得U变大；当A板上移时，正对面积S变小，C也变
10、小，U变大；当插入玻璃板时，C变大，U变小；当将A板拿走时，相当于使d变得更大，C更小，故U应更大，故选A、B.答案 AB rS4kdQU针对训练 两块大小、形状完全相同的金属平板平行正对放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图6所示，接通开关S，电源即给电容器充电.则()A.保持S接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小 B.保持S接通，在两极板间插入一块电介质,则极板上的电荷量增大 C.断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小 D.断开S，在两极板间插入一块电介质，则两极板间的电势差增大图6解析 保持S接通则两极板间电势差U不变，减小两极板间的距离d时，根据电
11、场强度公式E，两极板间电场的电场强度将增大，A错误；Ud根据平行板电容器电容的定义式和决定式，可得C，当在两极板间插入一块电介质时，相对介电常数r变大，导致电容C变大，而U不变，所以极板上的电荷量增大，B正确；QUrS4kd同理，断开S时极板上的电荷量Q不变，减小两极板间的距离d时电容C变大，则电势差U一定变小，C正确；如果在两极板间插入一块电介质，则C变大，Q不变则电势差U一定减小，D错误.本题正确选项是B、C.答案 BC 课堂要点小结 1 2 3 41.(对电容器及电容的理解)电容器是一种常用的电子元件.下列对电容器认识正确的是()A.电容器的电容表示其储存电荷的能力 B.电容器的电容与它
12、所带的电荷量成正比 C.电容器的电容与它两极板间的电压成正比 D.电容的常用单位有F和pF,1 F103 pF 自我检测 1 2 3 4解析 电容是表示电容器储存电荷本领大小的物理量.电容的大小是由电容器本身结构决定的，与两板间电压及电容器所带电荷量无关.单位F与pF的换算关系为1 F106 pF.答案 A 1 2 3 42.(对电容器及电容的理解)某电容器上标有“25 F 450 V”字样，下列对该电容器的说法中正确的是()A.要使该电容器两极板之间电压增加1 V，所需电荷量为2.5105 C B.要使该电容器带电荷量为1 C，两极板之间需加电压2.5105 V C.该电容器能够容纳的电荷量
13、最多为2.5105 C D.该电容器能够承受的最大电压为450 V 1 2 3 4解析 由电容器的定义式 CQU可得 CQU，所以 QCU2.51051 C2.5105 C，A 正确.若 Q1 C，则 UQC4104 V，B 错误.当电容器的电压为450 V时，电容器的电荷量最多，QCU2.5105450 C1.125102 C，C错误.450 V是电容器的额定电压，低于击穿电压，D错误.答案 A 1 2 3 43.(平行板电容器的动态分析)连接在电池两极上的平行板电容器，当两板间的距离减小时()A.电容器的电容C变大 B.电容器极板的带电荷量Q变大 C.电容器两极板间的电势差U变大 D.电容
14、器两极板间的电场强度E变大 1 2 3 4解析 平行板电容器的电容C.当两极板间距离d减小时，电容C变大，选项A正确.rS4kd平行板电容器连接在电池两极上，两极板间的电压为定值，选项C错误.根据电容定义式，C，QCU，U不变，C变大，所以Q变大，选项B正确.QU1 2 3 4平行板电容器两极板间的电场是匀强电场，E，U不变，d减小，所以E变大，选项D正确.Ud答案 ABD 1 2 3 44.(平行板电容器的动态分析)如图7所示，电路中A、B为两块竖直放置的金属板，C是一只静电计，开关S合上后，静电计指针张开一个角度，下述做法可使静电计指针张角增大的是()A.使A、B两板靠近一些 B.使A、B两板正对面积减小一些 C.断开S后，使B板向右平移一些 D.断开S后，使A、B正对面积减小一些 图71 2 3 4解析 静电计显示的是A、B两极板间的电压，指针张角越大，表示两板间的电压越高.当合上S后，A、B两板与电源两极相连，板间电压等于电源电压不变，静电计指针张角不变；当断开S后，板间距离增大，正对面积减小，都将使A、B两板间的电容变小，而电容器所带的电荷量不变，由C可知，板间电压U增大，从而静电计指针张角增大.所以本题的正确选项是C、D.QU答案 CD 更多精彩内容请登录谢谢观看