山東科技版物理選修3-1第二章 電勢(shì)能與電勢(shì)差 第4節(jié)電容器 電容（學(xué)案）

1、.年 級(jí)高二學(xué) 科物理版 本魯教版內(nèi)容標(biāo)題第4節(jié) 電容器 電容【本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容：第4節(jié) 電容器 電容一根底知識(shí) 1. 電容器 1平行板電容器：在兩個(gè)正對(duì)的平行板中間夾一層絕緣介質(zhì)，就組成一個(gè)最簡(jiǎn)單的電容器。實(shí)際上，任何兩個(gè)彼此絕緣又相隔很近的導(dǎo)體，都可以看成是一個(gè)電容器。 2電容器的工作根底：充電：使電容器帶電的過(guò)程稱(chēng)為充電，充電后兩板帶等量異種電荷，電容器儲(chǔ)存了電場(chǎng)能。放電：使充電后的電容器失去電荷叫放電。 3電容器的帶電荷量：一個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值。 2. 電容 1定義：電容器所帶電荷量Q與電容器兩極板間的電勢(shì)差U的比值，叫做電容器的電容。公式：。 2物理意義：電容是表示

2、電容器包容電荷本領(lǐng)的物理量，數(shù)值上等于使兩極間的電勢(shì)差為1V時(shí)電容器所帶的電荷量。單位：法，符號(hào)F，還有微法和皮法pF。關(guān)系：。 3電容器的電容僅由電容器的構(gòu)造決定，與所帶電荷量Q或所加電壓U無(wú)關(guān)。 3. 常見(jiàn)電容器 常見(jiàn)電容器按導(dǎo)體極板間所用的電介質(zhì)的不同來(lái)分類(lèi)，有空氣電容器、云母電容器、紙質(zhì)電容器、陶瓷電容器、滌綸電容器、電解電容器等。按電容器的電容是否可變來(lái)分類(lèi)，有可變電容器、固定電容器等。 4. 電容器的應(yīng)用 1用于照相機(jī)的電子閃光燈中。 2利用電容測(cè)水位。 3用于高能物理實(shí)驗(yàn)或工程中。4駐極體話(huà)筒。二方法點(diǎn)撥 1. 電容的定義式的正確理解 關(guān)于電容的定義式利用了比值定義法，看起來(lái)好象

3、C由Q和U來(lái)決定，其實(shí)C與Q和U無(wú)關(guān)。C的大小是由電容器本身的構(gòu)造決定的，只是比值可以來(lái)量度電容器的電容。即使電容器不帶電，電容器的包容電荷的本領(lǐng)也不變，其電容仍為C。 2. 關(guān)于電容器的充電、放電 1充電過(guò)程：如以下圖所示，原來(lái)不帶電的電容器與電源連接后，有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?，使電容器上板帶正電。下板帶?fù)電，且電荷量越來(lái)越大。電壓也越來(lái)越高，已充電的電容器相當(dāng)于一個(gè)電源，這樣電路中的總電壓越來(lái)越小。充電電流也將越來(lái)越小。經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，電容器兩板間的電壓等于電源電壓，電路中的電流為零，電容器充電完畢。 在充電過(guò)程中，電容器兩板間電壓越來(lái)越高，板間場(chǎng)強(qiáng)越來(lái)越大。從能量的觀點(diǎn)看，充電過(guò)程就是電

4、源的電能轉(zhuǎn)化為電容器的電場(chǎng)能的過(guò)程。 電場(chǎng)具有能量，這是新大綱剛增加的內(nèi)容，應(yīng)引起重視。 2放電過(guò)程：如以下圖所示，已充電的電容器兩板間有電壓，儲(chǔ)存有電場(chǎng)能，當(dāng)把電容器與電阻連成回路時(shí)，電路中將有順時(shí)針?lè)较虻碾娏髁鬟^(guò)，電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能并最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。隨著電容器電荷量的減小，兩端電壓減小，放電電流也要減小，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，電容器上的等量異種電荷全部中和，電壓為零，電路中不再有電流，電容器放電完畢。三疑難辨析 1. 電容器的額定電壓和擊穿電壓 加在電容器上的電壓不能超過(guò)某一限度，超過(guò)這個(gè)限度，電介質(zhì)將被擊穿，電容器損壞。這個(gè)極限電壓稱(chēng)為擊穿電壓，電容器工作的電壓低于擊穿電壓。 額定電壓是指電容

5、器長(zhǎng)期工作時(shí)所能承受的電壓。比擊穿電壓要低。電容器上一般都標(biāo)明電容器的電容和額定電壓的數(shù)值。 2. 電容器的極性 一般的電容器是沒(méi)有極性的，但有些是有極性的，如電解電容器，在使用時(shí)極性不能接錯(cuò)。 3. 易錯(cuò)易混點(diǎn) 1電容器所帶電荷量是一個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值，不是兩極板所帶電荷量絕對(duì)值的和。2電容器的電容，由電容器本身的構(gòu)造決定，不要認(rèn)為C與Q成正比，C與U成反比。【典型例題】 例1. 一個(gè)電容器，其電容是，用12V的直流電源給它充電，每個(gè)極板上帶多大的電荷量？解析：，U=12V，由得，每個(gè)極板上帶的電荷量為答案： 例2. 有一充電的平行板電容器，兩板間電壓為3V，現(xiàn)使它的電荷量減少，于是電

6、容器兩極板間電壓降為原來(lái)的1/3，此電容器的電容是_，電容器原來(lái)的帶電荷量是_C，假設(shè)電容器極板上的電荷量全部放掉，電容器的電容是_.解析：1電容器兩極板間電勢(shì)差的變化量為2電容器原來(lái)的電荷量為Q，那么3電容器的電容是由本身決定的，與是否帶電無(wú)關(guān)，所以電容器放掉全部電荷后，電容仍然是150。答案：150 150 例3. 如以下圖所示為一個(gè)平行板電容器，其電容為C，帶電荷量為Q，上極板帶正電，現(xiàn)將一個(gè)試探電荷q由兩極板間的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)間的間隔 為s，連線(xiàn)AB與極板間的夾角為30°，那么電場(chǎng)力對(duì)試探電荷q所做的功等于 A. B. C. D. 思維分析：以帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

7、為背景，考察電容的概念，電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系，電場(chǎng)力做功。由于電場(chǎng)力恒定，可以利用公式計(jì)算。解析：由電容，兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)，方向垂直于板面由上極板指向下極板，電場(chǎng)力，得到，由圖中AB方向可知，電場(chǎng)力對(duì)試探電荷做的功，故C正確。答案：C 例4. 如以下圖所示，兩板間距為d的平行板電容器與一電源連接，開(kāi)關(guān)S閉合，電容器兩極板間有一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的微粒靜止不動(dòng)，以下各表達(dá)中正確的選項(xiàng)是 A. 微粒帶的是正電 B. 電源電動(dòng)勢(shì)的大小等于 C. 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，微粒將向下做加速運(yùn)動(dòng) D. 保持開(kāi)關(guān)S閉合，把電容器兩極板間間隔 增大，微粒將向下做加速運(yùn)動(dòng) 解析：圖中電容器極板間場(chǎng)強(qiáng)方向向下，由微粒靜止的平衡條件mg=qE知，電場(chǎng)力應(yīng)向上，微粒帶負(fù)電。 因電容器上、下兩極板分別與電源正、負(fù)極等電勢(shì)，所以電源電動(dòng)勢(shì)