高三第一輪復(fù)習(xí)——電容器問題的動態(tài)分析20 (3).ppt

電容器問題的動態(tài)分析 電容器的充電 放電 當(dāng)電容器充電 放電 結(jié)束 電容器所在電路中無電流 電容器兩板間電壓 等于零 與電源電壓相等 有電流 電流方向流入 出 電容器正極板 電流強(qiáng)度由大變小 電容器所帶電量增加 減少 電容器兩極板電壓升高 降低 電容器中勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)增大 減小 電源的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電容器中勻強(qiáng)電場的電場能 勻強(qiáng)電場的電場能轉(zhuǎn)化為其它形式的能 一 理解電容器的充電和放電過程及其特點(diǎn) 放電過程實(shí)際是正 負(fù)電荷中和的過程 例1 s閉合的瞬間和平行板電容器充電穩(wěn)定后增大兩極板距離的過程中 對電阻r來說 有無電流通過 如果有 方向怎樣 解析 過程一 電源給電容器充電 r上有從a到b的電流 當(dāng)電容器的電壓等于電源電壓時(shí) 充電結(jié)束 電容器的上 下極板帶等量正 負(fù)電荷 過程二 當(dāng)增大兩板距離時(shí) 電容器的電容減小 當(dāng)電路穩(wěn)定后 電容器的電壓跟電源的電壓相等 說明電容器的電量減小 因此在增大兩極板距離的過程中 電容器放電 r上有從b到a的電流 過程和狀態(tài)分析是物理解題的生命線 二 對電容器電容的兩個公式的理解 任意電容器電容的定義式 度量式 平行板電容器電容的決定式 函數(shù)式 對一個確定的電容器 其電容已確定 不會隨其帶電量和兩板電壓的改變而改變 平行板電容器電容的大小由 s和d共同決定 例1 如圖是描述對給定的電容器充電時(shí)電量q 電壓u 電容c之間相互關(guān)系的圖象 其中正確的有 bcd 構(gòu)建和諧社會 比值法定義物理量一覽表 物理量的定義式即度量式 普適 物理量的決定式即函數(shù)式 特殊 例2 有一充電的平行板電容器 兩板間電壓為3v 現(xiàn)使它的電量減少3 10 4c是電容器兩極間電壓降為原來的1 3此電容器的電容是 f 電容器原來的帶電量是 c 若電容器極板上的電量全部放掉 電容器的電容是 f 150 150 解析 當(dāng)電壓降為原來的1 3即為1v時(shí) 電壓的減小量為2v 電容器的電容是反映電容器本身容納電荷本領(lǐng)的物理量 與電容器是否帶電以及兩板電壓高低無關(guān) 公式c q u q u是任意電容器電容的度量式 注意區(qū)分狀態(tài)量和過程量 4 5 10 4 例3 平行金屬板a b組成的電容器 充電后與靜電計(jì)相連 要使靜電計(jì)指針張角變大 下列措施中可行的是 a 將a板向上移動b 將b板向右移動c 將a b之間充滿電介質(zhì)d 將a板放走部分電荷 ab 解析 abc 電容器充電后與電源切斷聯(lián)系 電量q不變 d c不變 討論問題 先看常量 再看變量 s d 的變化 c的變化 u的變化 q變小 q不變 u變小 例4 把平行板電容器的兩板分別和電源的正 負(fù)極相接 兩板相距d 電源電壓為u 電容器電容為c 將電鍵k閉合 將a板向上移 使a b板間的距離為2d 通過電源的電量為多大 解析 過程一 電源給電容器充電 電容器所帶電量即通過電源的電量為 u不變 s不變 過程二 電容器放電過程中通過電源的電量為cu 2 第二類問題 平行板電容器充電后 繼續(xù)保持電容器兩極板與電池兩極相連接 兩板間的電壓u保持不變 三 平行板電容器的動態(tài)分析 解題程序 1 寫出上述前三個公式 2 先看常量 后看變量 3 在變量中先看自變量 后看因變量 進(jìn)而確定函數(shù)關(guān)系 4 先定性分析 再定量計(jì)算 第二類問題 平行板電容器充電后 繼續(xù)保持電容器兩極板與電池兩極相連接 兩板間的電壓u保持不變 物理依據(jù) 任意電容器電容的度量式 平行板電容器電容的決定式 勻強(qiáng)電場場強(qiáng)的度量式 第一類問題 平行板電容器充電后 切斷與電源的連接 電容器的帶電量q保持不變 勻強(qiáng)電場場強(qiáng)的決定式 例1 連接在電池兩極上的平行板電容器 當(dāng)兩極板間的距離減小時(shí) a 電容器的電容c變大b 電容器極板的帶電量q變大c 電容器兩極間的電勢差u變大d 電容器兩極板間的電場強(qiáng)度e變大 abd s不變 d減小 c變大 u不變 q變大 u不變 e變大 第二類問題 u不變 例2 一平行板電容器充電后與電源斷開 負(fù)極板接地 在兩極板間有一正電荷 電量很小 固定在p點(diǎn) 如圖所示 用e表示兩極板間場強(qiáng) u表示電容器的電壓 ep表示正電荷在p點(diǎn)的電勢能 若保持負(fù)極板不動 將正極板移到圖中虛線所示的位置 則 a u變小 e不變b e變大 ep不變c u變小 ep不變d u不變 ep不變 ac 電容器充電后與電源斷開 電量不變 根據(jù)勻強(qiáng)電場場強(qiáng)的決定式可知 場強(qiáng)e不變 場強(qiáng)e不變 p點(diǎn)到下極板間的距離不變 p點(diǎn)與零勢面的電勢差不變 把點(diǎn)電荷從p點(diǎn)移到零勢面電場力所做的功不變 故點(diǎn)電荷在p點(diǎn)的電勢能ep不變 d減小 s不變 c變大 q不變 u減小 解析 第一類問題 q不變 e與d無關(guān) 例3 兩塊平行金屬板帶等量異號電荷 要使兩板間的電壓加倍 而板間的電場強(qiáng)度減半 可采用的辦法有 a 兩板的電量加倍 而距離變?yōu)樵瓉淼?倍 b 兩板的電量加倍 而距離變?yōu)樵瓉淼?倍c 兩板的電量減半 而距離變?yōu)樵瓉淼?倍d 兩板的電量減半 而距離變?yōu)樵瓉淼?倍 c s不變 討論平行板電容器的q u c e的動態(tài)變化 應(yīng)該先看常量 后看變量 并且注意度量式和決定式物理意義的不同 理論根據(jù) 四 電容傳感器 傳感器是將所感受到的一種非電學(xué)物理量轉(zhuǎn)換成便于檢測的電學(xué)物理量的器件 常用于檢測和自動控制 測角度 測夜面高度 測壓力 測位移 例1 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)量變化的一種元件 在自動控制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用 如圖所示是一種測定液面高度的電容式傳感器的示意 金屬芯線與導(dǎo)