《課時講練通》-學(xué)年高中物理人教版選修-教師用書配套課件第一章電容器的電容

8電容器的電容目標定位核心提示1.知道電容器的概念,認識常見的電容器,通過實驗感知電容器的充、放電現(xiàn)象。2.理解電容的概念及定義方法,掌握電容的定義、公式、單位,并會應(yīng)用定義式進行簡單的計算。3.通過實驗了解影響平行板電容器電容大小的因素,了解平行板電容器的電容公式,知道改變電容器的電容大小的方法。重點:1.電容的概念及影響電容器電容大小的因素。2.電容公式的理解。難點:1.電容的引入與理解。2.研究影響平行板電容器電容大小的因素的實驗探究。3.電容公式的理解及應(yīng)用。一、電容器電容1.電容器:兩個彼此_____又相距很___的導(dǎo)體就組成了一個電容器。電容器可以儲存電荷。2.電容器的充、放電:(1)電容器充電:使電容器極板_____的過程。(2)電容器放電:使充電后的電容器極板_________的過程。(3)電容器充電后帶電特點:兩極板帶_________電荷。絕緣近帶電失去電荷等量異種3.電容:電容器所帶的_______與電容器兩極板間的_______的比值叫電容。定義式C=___。4.電容的物理意義:電容是描述電容器_____電荷本領(lǐng)的物理量。5.電容的單位:國際單位:_____,符號F,常用單位:微法(μF)、皮法(pF)。1F=106μF=1012pF。電荷量電勢差儲存法拉二、平行板電容器的電容常用電容器1.決定電容大小的因素:平行板電容器的電容C與平行板__________S、電介質(zhì)的相對_________εr成正比,與_____________d成反比。平行板電容器電容的公式:C=_____,式中k為靜電力常量。此式為平行板電容器電容的決定式。正對面積介電常數(shù)極板間的距離2.常用電容器:(1)分類。①按電介質(zhì)分:空氣電容器、_________電容器、陶瓷電容器、_____電容器等;②按是否可變分:可變電容器、_____電容器等。(2)電容器的額定電壓和擊穿電壓。①額定電壓:電容器能夠長期_________時的電壓。②擊穿電壓:電介質(zhì)被擊穿時加在電容器兩極板上的_____電壓,若電壓超過這一限度,電容器就會損壞。聚苯乙烯電解固定正常工作極限一、判一判1.靜電計是測電勢差的儀器。(

)2.電容器所帶電量是指兩極板帶電量之和。(

)3.電容器的電容與它所帶的電荷量成正比。(

)4.電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電壓增加1V時所需增加的電荷量。(

)提示：1.√。靜電計是測電勢差的儀器,從指針的偏角就可以測出兩個導(dǎo)體間的電勢差。2.×。電容器帶電量指的是一個極板的帶電量。3.×。電容的大小是由電容器本身結(jié)構(gòu)決定的,與兩板間電壓及電容器所帶電荷量無關(guān)。4.√。由C=可知電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電壓增加1V時所需增加的電荷量。二、選一選下列關(guān)于電容器電容的說法中,正確的是(

)A.電容是描述電容器儲存電荷多少的物理量B.電容器所帶的電荷量越多,其電容越大C.電容器兩極板間的電壓增大,其電容也增大D.電容器的電容是由其本身性質(zhì)決定的,與它是否帶電或所帶電荷量的多少無關(guān)提示：選D。電容是描述電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量,單位電壓所容納的電荷量越多,電容越大,故A錯;電容器的電容與電容器自身的結(jié)構(gòu)有關(guān),與其兩極板間的電壓無關(guān),與兩極板是否帶電或所帶電荷量的多少無關(guān),故B、C錯,D對。三、想一想1.根據(jù)公式C=,有的同學(xué)認為C與Q成正比,且與U成反比,這種觀點對嗎?為什么?提示：不對。C=是電容的定義式,電容C等于Q與U的比值,不能理解為電容C和Q成正比,與U成反比。一個電容器的電容大小是由電容器本身的因素決定的,與電容器是否帶電及帶電量的多少無關(guān)。2.電容器被擊穿后還有沒有容納電荷的本領(lǐng)?提示：電容器被擊穿后,兩極板間不再絕緣,成為一個導(dǎo)體,便失去了容納電荷的本領(lǐng)。主題一電容器電容【實驗探究】按如圖所示電路連接好器材,使開關(guān)S先后接觸a、b,觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況。試結(jié)合上述現(xiàn)象討論:(1)當S先后接a和接b時,會觀察到電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況是怎樣的呢?提示：當S接a時,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn);當S接b時,電流表指針反向偏轉(zhuǎn)。(2)電容器的工作過程是怎樣的?工作過程中能量是如何轉(zhuǎn)化的?提示：①充電過程和放電過程。②充電過程中其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,放電過程中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。(3)電容器的帶電量Q與兩極板間的電壓U有什么關(guān)系?反映了電容器怎樣的特性?怎樣描述?提示：電容器兩極板間的電勢差隨電荷量的增加而增加,電荷量和電勢差成正比,它們的比值是一個恒量,每一個電容器都有一個屬于自己的常數(shù),與所帶電荷量的多少無關(guān)。這個比值反映了電容器容納電荷的能力大小,因此可用描述電容器容納電荷本領(lǐng)的大小即電容器的電容C=?！局R點睛】1.電容器充、放電過程的比較:過程內(nèi)容充電過程放電過程定義使電容器帶電的過程中和掉電容器所帶電荷的過程過程內(nèi)容充電過程放電過程過程示意電荷運動正電荷向A板移動,負電荷向B板移動正電荷由A板移向B板(或負電荷由B板移向A板)電流方向順時針逆時針聯(lián)系兩個過程互逆,電容器電量、場強、能量的變化趨勢相反2.對電容器和電容的三點理解:(1)電容器是一個儀器,而電容是一個物理量,它表征了電容器容納電荷的本領(lǐng)。(2)電容器的電荷量是一個極板上電荷量的絕對值。(3)電容C是用比值定義法定義的,本章學(xué)過的電場強度E、電勢φ,都是用比值法定義的。電容C=,但不能說電容C與Q成正比、與U成反比,電容C由電容器本身的性質(zhì)決定,與Q、U的大小無關(guān)?！菊`區(qū)警示】理解電容的四點注意(1)電容是描述電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。(2)電容由電容器本身的介質(zhì)特性與幾何尺寸決定。(3)公式是電容的定義式，對任何電容器都適用。(4)對一個確定的電容器，其電容已確定，不會隨其帶電荷量的改變而改變?！镜淅?】(多選)(2014·楊浦區(qū)高二檢測)如圖所示是描述對給定的電容器充電時其電荷量Q、電勢差U、電容C之間相互關(guān)系的圖像,其中正確的是(

)【解題指南】解答本題時應(yīng)明確以下兩點:(1)對于給定的電容器,Q∝U。(2)電容器的電容C與Q、U無關(guān)?！窘馕觥窟xC、D。電容器的電容是由電容器本身決定的,與電容器所帶電荷量Q的大小和兩極板間的電勢差U的大小無關(guān),不能認為C與Q成正比,與U成反比,故D正確,A、B錯誤;而C圖中表示電容器所帶電荷量與極板間的電勢差成正比,其比值即電容器的電容不變,故C正確?！咀兪接?xùn)練】(2013·武漢高二檢測)電容器A的電容比電容器B的電容大,這表明(

)A.A所帶的電荷量比B多B.A比B能容納更多的電荷量C.A的體積比B的體積大D.兩電容器的電壓都改變1V時,A的電荷量改變比B的大【解析】選D。電容是電容器的固有屬性,由電容器本身的構(gòu)造決定,電容描述了電容器容納電荷的本領(lǐng)(電容器兩極板間的電壓每改變1V所改變電荷量的多少)大小,而不表示容納電荷的多少或帶電荷量的多少,故D對,A、B、C都錯。主題二平行板電容器的電容【實驗探究】如圖,把一個已充電的平行板電容器和一靜電計相連。探究影響平行板電容器電容的因素。結(jié)合上述情境討論:(1)本實驗應(yīng)用的方法是什么?提示：控制變量法。(2)如何應(yīng)用靜電計判斷電容的變化?提示：由Q=CU可知,由于極板上的電量Q幾乎不變,所以電容器的電容C與電壓U成反比,而電壓U的大小與靜電計指針的偏轉(zhuǎn)角度θ成正比,即兩個導(dǎo)體間的待測電壓U通過靜電計指針的偏轉(zhuǎn)角度θ指示出來:θ變大,電壓U增大,說明C減小;θ變小,電壓U減小,說明C增大。(3)怎樣通過實驗探究平行板電容器的電容與各因素的關(guān)系?提示：①保持極板上的電荷量Q和兩極間距離d不變,改變兩極板的正對面積S,S越大,靜電計指示的電勢差越小?？傻玫?S越大,U越小,則C越大。②保持極板上的電荷量Q和兩極板的正對面積S不變,改變兩極板間的距離d,d越小,靜電計指示的電勢差越小?？傻玫?d越小,U越小,則C越大。③保持Q、S、d都不變,在兩極板中間插入電介質(zhì),靜電計指示的電勢差減小?？傻玫?插入電介質(zhì),U減小,C增大?！局R點睛】公式與的比較公式內(nèi)容公式特點定義式?jīng)Q定式意義對某電容器Q∝U,但=C不變,反映電容器容納電荷的本領(lǐng)平行板電容器,C∝εr,C∝S,C∝,反映了影響電容大小的因素聯(lián)系電容器容納電荷的本領(lǐng)由來量度,由本身的結(jié)構(gòu)(如平行板電容器的εr、S、d等因素)來決定【規(guī)律方法】

1.平行板電容器的動態(tài)分析方法：由于平行板電容器的極板間距d、極板正對面積S或相對介電常數(shù)εr變化而引起電容器的C、Q、U、E變化的分析方法：(1)電容器保持與電源連接，U保持不變；電容器充電后斷開電源，帶電量Q不變。(2)由公式C=確定電容的變化。(3)由C=的關(guān)系判定Q或U的變化。(4)由E=確定電容器極板間場強的變化。2.兩類典型電容器動態(tài)問題的分析：(1)平行板電容器充電后，繼續(xù)保持電容器兩極板與電源兩極相連接，電容器的d、S、εr變化，將引起電容器的C、Q、U、E怎樣變化？這類問題由于電容器始終連接在電源上，因此兩板間的電壓保持不變，可根據(jù)下列幾式討論C、Q、E的變化情況。(2)平行板電容器充電后，切斷與電源的連接，電容器的d、S、εr變化，將引起電容器的C、Q、U、E怎樣變化？這類問題由于電容器充電后，切斷與電源的連接，使電容器的帶電量保持不變，可根據(jù)下列幾式討論C、U、E的變化情況?！镜淅?】(2012·江蘇高考)一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對面積、間距和電荷量不變，在兩極板間插入一電介質(zhì)，其電容C和兩極板間的電勢差U的變化情況是()A.C和U均增大B.C增大，U減小C.C減小，U增大D.C和U均減小【解題指南】解答本題時要明確以下兩點：(1)本題中電容器的帶電量保持不變。(2)公式相結(jié)合進行分析?！窘馕觥窟xB。由知，S和d不變，插入電介質(zhì)時，εr增大，電容增大，由可知：Q不變時，C增大，則兩板間的電勢差U一定減小，B正確?！咀兪接?xùn)練】(多選)在如圖所示電路中，A、B為兩塊豎直放置的金屬板，G是一只靜電計，開關(guān)S合上后，靜電計指針張開一個角度。下述哪些做法可使指針張角增大()A.使A、B兩板靠近一些B.使A、B兩板正對面積錯開一些C.斷開S后，使B板向右平移拉開一些D.斷開S后，使A、B正對面積錯開一些【解析】選C、D。圖中靜電計的金屬桿接A板，外殼和B板均接地，靜電計顯示的是A、B兩極板間的電壓，指針張角越大，表示兩極板間的電壓越高，當合上S后，A、B兩板與電源兩極相連，板間電壓等于電源電壓，保持不變，靜電計指針張角不變；當斷開S后，板間距離增大，正對面積減小，都會使A、B兩板間的電容變小，而電容器所帶電荷量不變，由C=可知，板間電壓U增大，從而靜電計指針張角增大。故正確答案為C、D。1.(多選)關(guān)于電容器，下列說法正確的是()A.若電容器不帶電，則電容C為零B.電容C與電容器所帶電荷量Q成正比，與電壓U成反比C.電容C與電容器所帶電荷量Q的多少無關(guān)D.平行板電容器的電容跟兩極板間的距離成正比E.平行板電容器的電容在兩極板間距離和正對面積一定時，跟充滿極板間的電介質(zhì)的相對介電常數(shù)成正比F.平行板電容器的電容在兩極板間距離和電介質(zhì)的相對介電常數(shù)一定時，跟兩極板的正對面積成正比【解析】選C、E、F。電容定義式不是電容的決定式，電容C由電容器本身的因素決定，與Q、U無關(guān)，故A、B錯，C對；根據(jù)可知，平行板電容器的電容跟兩極板間的距離成反比，D錯誤；跟充滿極板間的電介質(zhì)的相對介電常數(shù)成正比，E正確；跟兩極板的正對面積成正比，F(xiàn)正確。2.(多選)一個電容器的規(guī)格是100μF、25V，對這兩個數(shù)據(jù)的理解正確的是()A.這個電容器加上25V電壓時，電容才是100μFB.這個電容器的最大電容是100μF，當帶電荷量較少時，電容小于100μFC.這個電容器所加電壓不能高于25VD.這個電容器所加電壓可以低于25V，但電容不變，總是100μF【解析】選C、D。100μF表示該電容器的電容大小，與電容器的Q、U無關(guān)，故A、B錯，D對；25V表示電容器的額定電壓，所加電壓不能高于25V，故C對。3.(多選)(2013·臨沂高二檢測)傳感器是把非電學(xué)量(如速度、溫度、壓力等)的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的變化的一種元件，在自動控制中有著相當廣泛的應(yīng)用。如圖所示是測定液面高度h的電容式傳感器，在導(dǎo)線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì)，放入導(dǎo)電液體中，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩個極，導(dǎo)線芯外面的絕緣物質(zhì)就是電介質(zhì)，測出電容器電容C的變化，就可以知道h的變化情況，兩者的關(guān)系是()A.C增大表示h增大B.C增大表示h減小C.C減小表示h減小D.C減小表示h增大【解析】選A、C。根據(jù)電容C的變化可以判斷兩極板正對面積的變化；從而判斷h的變化。由平行板電容器的電容C∝知，εr、d一定時，電容器的電容C增大時，表明電容器兩極板的正對面積增大了，即液面高度h增大，所以A正確。同理，C減小時，表明電容器兩極板的正對面積減小了，即液面高度h減小，所以C正確。故正確答案為A、C。4.(多選)如圖所示是一個由電