2024年新教材高中物理10.4電容器的電容講義無答案新人教版必修第三冊

電容器的電容1．知道電容器和平行板電容器的概念，通過試驗感知電容器的充、放電現(xiàn)象。(重點)2．理解電容的定義、公式、單位，并會應(yīng)用定義式進行簡潔的計算。(重點)3．了解影響平行板電容器大小的因素及平行板電容器電容公式。(重點)4．相識常用的電容器。1．對電容器和電容的理解。2．電容器的充電、放電過程。3．平行板電容器兩類動態(tài)問題分析。一、電容器1．電容器：由兩個相互又彼此的導(dǎo)體組成。2．平行板電容器：由兩個相互又彼此絕緣的平行組成。3．電容器的充、放電現(xiàn)象把直流電源、電阻、電容器、電流表、電壓表以及單刀雙擲開關(guān)組裝成試驗電路。如圖所示。電容器的充放電(1)充電：把開關(guān)S接1，電源給電容器充電，電容器兩極所帶電荷量漸漸，電流表示數(shù)，電壓表示數(shù)，當(dāng)電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)時，電容器充電結(jié)束。(2)放電：把開關(guān)S接2，電容器對電阻R放電，電流表示數(shù)，電壓表示數(shù)，當(dāng)電流表示數(shù)為，電壓表示數(shù)為時放電結(jié)束。(3)電容器充、放電過程中能量的變更①充電過程：電源的能量不斷儲存在電容器中。②放電過程：電容器把儲存的能量通過電流做功轉(zhuǎn)化為電路中其他形式的能量。二、電容1．定義：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板之間的之比。2．定義式：C＝。3．物理意義：表征電容器儲存電荷本事的特性。4．單位：在國際單位制中，電容的單位是法拉(F)，另外還有微法(μF)和皮法(pF)，1μF＝10－6F，1pF＝10－12F。5．電容器的額定電壓和擊穿電壓(1)額定電壓：電容器能夠時的電壓。(2)擊穿電壓：電介質(zhì)被時在電容器兩極板上的極限電壓，若電壓超過這一限度，則電容器就會損壞。6．平行板電容器(1)電容的確定因素：電容C與兩極板間的相對介電常數(shù)εr成，跟極板的正對面積S成，跟極板間的距離d成。(2)電容的確定式：C＝eq\f(εrS,4πkd)，εr為電介質(zhì)的相對介電常數(shù)。當(dāng)兩極板間是真空時，C＝，式中k為靜電力常量。三、常用電容器1．固定電容器(1)定義：電容固定不變的電容器(2)分類：聚苯乙烯電容器和電解電容器。2．可變電容器：由兩組鋁片組成，固定的一組鋁片叫作定片，可以轉(zhuǎn)動的一組鋁片叫作動片。轉(zhuǎn)動動片，使兩組鋁片的發(fā)生變更，電容就隨著變更。學(xué)問點一電容器的充電和放電1．充電過程電路如圖所示。特點：(1)有電流，電流方向為流入電容器正極板，電流由大到小。(2)電容器所帶電荷量增加。(3)電容器兩極板間電壓上升。(4)電容器兩極板間電場強度增加。當(dāng)電容器充電結(jié)束后，電容器所在電路中無電流，電容器兩極板間電壓與充電電壓相等。2．放電過程電路如圖所示。特點：(1)有電流，電流方向是從正極板流出，電流由大變小。(2)電容器所帶電荷量削減。(3)電容器兩極板間電壓降低。(4)電容器兩極板間電場強度減弱。當(dāng)電容器放電結(jié)束后，電路中無電流。電容器的放電過程事實上是正、負電荷中和的過程?！纠?】如圖所示，閉合開關(guān)，電源對電容器充電。充電結(jié)束后，斷開開關(guān)，用絕緣手柄增大電容器兩極板之間的距離，則下列說法正確的是()A．充電過程中，有從A到B的電流通過電阻B．充電過程中，有從B到A的電流通過電阻C．?dāng)嚅_開關(guān)后，電容器上極板帶負電D．?dāng)嚅_開關(guān)后，電容器放電，極板上不再帶電1．如圖所示試驗中，關(guān)于平行板電容器的充、放電，下列說法正確的是()A．開關(guān)接1時，平行板電容器充電，且上極板帶正電B．開關(guān)接1時，平行板電容器充電，且上極板帶負電C．開關(guān)接2時，平行板電容器充電，且上極板帶正電D．開關(guān)接2時，平行板電容器充電，且上極板帶負電學(xué)問點二對電容的理解1．兩公式C＝eq\f(Q,U)與C＝eq\f(εrS,4πkd)的比較公式C＝eq\f(Q,U)C＝eq\f(εrS,4πkd)公式特點定義式確定式意義對某電容器Q∝U，但eq\f(Q,U)＝C不變，反映電容器容納電荷的本事平行板電容器，C∝εr，C∝S，C∝eq\f(1,d)，反映了影響電容大小的因素聯(lián)系電容器容納電荷的本事由eq\f(Q,U)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)來確定2．通過Q-U圖像來理解C＝eq\f(Q,U)。如圖所示，在Q-U圖像中，電容是一條過原點的直線的斜率，其中Q為一個極板上所帶電荷量的肯定值，U為兩極板間的電勢差，可以看出，電容器電容也可以表示為C＝eq\f(ΔQ,ΔU)，即電容器的電容的大小在數(shù)值上等于兩極板間的電壓增加(或減小)1V所需增加(或削減)的電荷量?！纠?】有一充電的平行板電容器，兩板間電勢差為3V，現(xiàn)使它的電荷量削減3×10－4C，于是電容器兩板間的電勢差降為原來的eq\f(1,3)，則此電容器的電容是多大？電容器原來帶的電荷量是多少？若將電容器極板上的電荷量全部放掉，電容器的電容是多大？2．如圖所示為某一電容器中所帶電量和兩端電壓之間的關(guān)系圖線，若將該電容器兩端的電壓從40V降低到36V，下列說法對電容器來說正確的是()A．是充電過程B．是放電過程C．該電容器的電容為5.0×10－2FD．該電容器的電量變更量為0.20C學(xué)問點三平行板電容器的兩類動態(tài)問題平行板電容器的兩類動態(tài)問題指的是電容器始終連接在電源兩端，或充電后斷開電源兩種狀況下，電容器的d、S或者εr發(fā)生變更時，推斷C、Q、U、E隨之怎樣變更。詳細分析方法如下。1．公式分析法(①C＝eq\f(εrS,4πkd)②C＝eq\f(Q,U)③E＝eq\f(U,d))C＝eq\f(εrS,4πkd)∝eq\f(εrS,d)始終連接在電源兩端充電后斷開電源U不變Q不變Q＝UC∝C∝eq\f(εrS,d)U＝eq\f(Q,C)∝eq\f(1,C)∝eq\f(d,εrS)E＝eq\f(U,d)∝eq\f(1,d)E＝eq\f(U,d)∝eq\f(1,εrS)2．形象記憶法兩極板間電介質(zhì)不變時，還可以認為肯定量的電荷對應(yīng)著肯定數(shù)目的電場線，兩極板間距離變更時，場強不變；兩極板正對面積變更時，如圖丙電場線變密，場強增大?！纠?】探討與平行板電容器電容有關(guān)因素的試驗裝置如圖所示，下列說法正確的是()A．試驗前，只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸，能使電容器帶電B．試驗中，只將電容器b板向上平移，靜電計指針的張角變小C．試驗中，只在極板間插入有機玻璃板，靜電計指針的張角變大D．試驗中，只增加極板帶電荷量，靜電計指針的張角變大，表明電容增大3．(多選)如圖所示，一平行板電容器與一電源連接，電源兩端的電壓保持不變，若使電容器兩板間的距離變小，則()A．電容器的電容比原來減小B．電容器兩板間的電壓比原來減小C．電容器所帶的電荷量比原來增加D．電容器兩板間的電場強度比原來增加1．下列關(guān)于電容器的敘述正確的是()A．電容器是儲存電荷的容器，只有帶電的容器才是電容器B．任何兩個彼此絕緣且相距很近的物體都組成了電容器C．電容器所帶的電荷量是指每個極板所帶電荷量的代數(shù)和D．電容器充電過程是將其他形式的能轉(zhuǎn)變成電容器的電能并儲存起來，電容器放電過程是將電容器儲存的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能2．電容器的電容大小取決于()A．電容器的電荷量 B．電容器兩極板間的電壓C．電容器本身構(gòu)造 D．電容器金屬板的材料性質(zhì)3．(多選)傳感器是把非電學(xué)量(如速度、溫度、壓力等)的變更轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的變更的一種元件，在自動限制中有著相當(dāng)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，在金屬芯柱的外面涂上一層絕緣物質(zhì)，放入導(dǎo)電液體中，金屬芯柱和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩個極板，金屬芯柱外面的絕緣物質(zhì)就是電介質(zhì)。測出電容器電容C的變更，就可以知道h的變更狀況，兩者的關(guān)系是()A．C增大表示h增大B．C增