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2018人教版高二物理3-1课件:第一章 静电场 第10节 .ppt

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资源描述

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

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