《創(chuàng)新設(shè)計(jì)課堂講義》配套課件：18電容器的電容

1、高中物理高中物理選修選修3-1人教版人教版第一章第一章 靜電場靜電場第十講第十講 電容器的電容電容器的電容 目標(biāo)定位目標(biāo)定位電容器的電容電容器的電容知道電容器的概念和平行板電容器的主要構(gòu)造知道電容器的概念和平行板電容器的主要構(gòu)造. 理解電容的概念及其定義式和決定式理解電容的概念及其定義式和決定式 .掌握平行板電容器電容的決定式，并能用其討論掌握平行板電容器電容的決定式，并能用其討論有關(guān)問題有關(guān)問題 123目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)1.靠近靠近2.(1)等量異種等量異種 電能電能 (2)中和中和 放電放電 電場能電場能 一、一、電容器電容器

2、想一想：想一想：電容器的帶電荷量為兩極板所帶電荷量的絕對(duì)電容器的帶電荷量為兩極板所帶電荷量的絕對(duì)值之和嗎？值之和嗎？ 絕緣絕緣答案：答案：不是電容器的帶電荷量是指其中一個(gè)極板所帶電荷不是電容器的帶電荷量是指其中一個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值量的絕對(duì)值 目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)電容器的電容電容器的電容二、電容二、電容1. 比值比值3.法拉法拉 法法 106 1012 想一想：想一想：能不能根據(jù)能不能根據(jù)CQ/U就認(rèn)為，電容器的電容與電就認(rèn)為，電容器的電容與電容器所帶電荷量成正比，與電容器兩極板間的電勢差成反比容器所帶電荷量成正比，與電容器兩極板間的電勢差成反比

3、 答案：答案：不能電容是電容器本身的一種屬性，大小由電容器自不能電容是電容器本身的一種屬性，大小由電容器自身的構(gòu)成情況決定，與電容器是否帶電、帶多少電荷量均無關(guān)身的構(gòu)成情況決定，與電容器是否帶電、帶多少電荷量均無關(guān). 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)1 1絕緣絕緣 平行平行2. 2. 正比正比 正比正比 反比反比三、平行板電容器的電容三、平行板電容器的電容 答案：答案：不對(duì)不對(duì) 電容器外殼上標(biāo)的是額定電壓電容器外殼上標(biāo)的是額定電壓.目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)電容器的電容電容器的電容四、常用電容器四、常用電容器1固定固定 可變可變2.2.正常工作正常工作 低低 想一想：想一

4、想：某電容器上標(biāo)有某電容器上標(biāo)有“1.5 F，9 V”的字樣，則該電容的字樣，則該電容器的擊穿電壓為器的擊穿電壓為9 V，對(duì)嗎？，對(duì)嗎？ 課堂講義課堂講義一、一、對(duì)電容的理解對(duì)電容的理解 1. 對(duì)電容的理解對(duì)電容的理解(1) 電容由電容器本身的構(gòu)造決定電容由電容器本身的構(gòu)造決定 (2)通過通過Q-U圖象理解，如圖所示，圖象理解，如圖所示，Q-U圖象是一條過原點(diǎn)的直線，圖象是一條過原點(diǎn)的直線，其中其中Q為一個(gè)極板上所帶電荷量的絕對(duì)值，為一個(gè)極板上所帶電荷量的絕對(duì)值，U為兩板間的電勢差，為兩板間的電勢差，直線的斜率表示電容大小因而電容器的電容也可以表示為直線的斜率表示電容大小因而電容器的電容也可以

5、表示為CQ/U，即電容的大小在數(shù)值上等于兩極板間的電壓增加，即電容的大小在數(shù)值上等于兩極板間的電壓增加(或減小或減小)1 V所增加所增加(或減小或減小)的電荷量的電荷量 目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)電容器的電容電容器的電容電容器的電容是反映電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，用比值電容器的電容是反映電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，用比值C 來定義，但電容的大小與來定義，但電容的大小與Q、U無關(guān)由公式無關(guān)由公式C 知，影知，影響電容器電容大小的因素是電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)響電容器電容大小的因素是電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)r、電容器、電容器極板的正對(duì)面積極板的正對(duì)面積S和極板間的距

6、離和極板間的距離d. QU4rSkd課堂講義課堂講義一、一、對(duì)電容的理解對(duì)電容的理解 目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)電容器的電容電容器的電容C 是電容的定義式，對(duì)某一電容器來說，是電容的定義式，對(duì)某一電容器來說，QU；QU2C 與與C 的比較的比較QU4rSkd但但C 不變，反映容納電荷本領(lǐng)；不變，反映容納電荷本領(lǐng)；QU反映了影響電容大小的因素反映了影響電容大小的因素 C 是電容器電容的決定式，是電容器電容的決定式，CS，C ，4rSkd1d課堂講義課堂講義 例例 1 下列關(guān)于電容的說法正確下列關(guān)于電容的說法正確的是的是()A電容器簡稱電容電容器簡稱電容B電容

7、器電容器A的電容比的電容比B的大，說的大，說 明明A的帶電荷量比的帶電荷量比B多多C電容在數(shù)值上等于使兩極板電容在數(shù)值上等于使兩極板 間的電勢差為間的電勢差為1 V時(shí)電容器需時(shí)電容器需 要帶的電荷量要帶的電荷量D由公式由公式CQ/U知，電容器知，電容器 的電容與電容器兩極板間的的電容與電容器兩極板間的 電壓成反比，與電容器所帶電壓成反比，與電容器所帶 的電荷量成正比的電荷量成正比 目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)電容器的電容電容器的電容兩個(gè)不同的概念兩個(gè)不同的概念 解析解析 電容器電容器A容納電荷容納電荷的本領(lǐng)比的本領(lǐng)比B強(qiáng)強(qiáng) 與與是否帶電、電荷量多少是否帶電、

8、電荷量多少無關(guān)無關(guān)定義式定義式,對(duì)某一電容器來說，對(duì)某一電容器來說，QU； Q/U比值不變，比值不變，C反映反映容納電荷本領(lǐng)容納電荷本領(lǐng).C 課堂講義課堂講義借題發(fā)揮借題發(fā)揮C的大小與的大小與Q、U無關(guān)無關(guān) CQ/U為比值定義法為比值定義法 目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)電容器的電容電容器的電容 例例 1 下列關(guān)于電容的說法正確下列關(guān)于電容的說法正確的是的是()A電容器簡稱電容電容器簡稱電容B電容器電容器A的電容比的電容比B的大，說的大，說 明明A的帶電荷量比的帶電荷量比B多多C電容在數(shù)值上等于使兩極板電容在數(shù)值上等于使兩極板 間的電勢差為間的電勢差為1 V時(shí)

9、電容器需時(shí)電容器需 要帶的電荷量要帶的電荷量D由公式由公式CQ/U知，電容器知，電容器 的電容與電容器兩極板間的的電容與電容器兩極板間的 電壓成反比，與電容器所帶電壓成反比，與電容器所帶 的電荷量成正比的電荷量成正比 C 只跟電容器本身有關(guān)只跟電容器本身有關(guān) 當(dāng)當(dāng)Q0時(shí)，時(shí)，U0，而，而C并并不為零不為零 課堂講義課堂講義目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)電容器的電容電容器的電容1.平行板電容器始終連接在電源兩端：電勢差平行板電容器始終連接在電源兩端：電勢差U不變不變 二二、平行板電容器的兩類典型問題平行板電容器的兩類典型問題 此時(shí)，電容器的極板此時(shí)，電容器的極板

10、距離距離d、極板的正對(duì)、極板的正對(duì)面積面積S、電介質(zhì)的相對(duì)、電介質(zhì)的相對(duì)介電常介電常數(shù)數(shù)r的變化，將引起的變化，將引起電容電容C的變化，從而引起的變化，從而引起電量電量Q和極板間的和極板間的場強(qiáng)場強(qiáng)E的變化的變化 常用的三個(gè)表達(dá)式：常用的三個(gè)表達(dá)式： 由由C 可知可知C隨隨d、S、r的變化而變化的變化而變化4rrSSkdd由由QUCU ，當(dāng)，當(dāng)U不變時(shí)，不變時(shí)，Q 可知，可知， 當(dāng)當(dāng)U不變時(shí)，不變時(shí)，Q也隨也隨d、S、r的變化而變化的變化而變化4rSkdrSd由由E 可知，當(dāng)可知，當(dāng)U不變時(shí)，不變時(shí)，E隨隨d的變化而變化的變化而變化 1Udd課堂講義課堂講義目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂

11、講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)電容器的電容電容器的電容2平行板電容器充電后，切斷與電源的連接：電量平行板電容器充電后，切斷與電源的連接：電量Q保持不變保持不變 二二、平行板電容器的兩類典型問題平行板電容器的兩類典型問題 如果兩極板切斷與電源的連接，并保持兩極板絕緣，電容器既不會(huì)充如果兩極板切斷與電源的連接，并保持兩極板絕緣，電容器既不會(huì)充電也不會(huì)放電，所以電荷量電也不會(huì)放電，所以電荷量Q就保持不變極板就保持不變極板距離距離d、正對(duì)、正對(duì)面積面積S、電介質(zhì)的相對(duì)電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)介電常數(shù)r發(fā)生變化，將引起發(fā)生變化，將引起電容電容C的變化，從而引起的變化，從而引起電壓電壓U及板間及板間場強(qiáng)場強(qiáng)E的

12、變化的變化 常用的三個(gè)表達(dá)式：常用的三個(gè)表達(dá)式： 由由C 可知可知C隨隨d、S、r的變化而變化的變化而變化4rrSSkdd由由U 可知，當(dāng)可知，當(dāng)Q不變時(shí)，不變時(shí)，U也隨也隨d、S、r的的變化而變化變化而變化4rrQkdQdCSS由由E 可知，可知，E隨隨S、r變化而變化變化而變化 41rrUQkQdCdSS課堂講義課堂講義例例 2 如圖所示，電路中如圖所示，電路中A、B為為兩塊豎直放置的金屬板，兩塊豎直放置的金屬板，C是是一只靜電計(jì)，開關(guān)一只靜電計(jì)，開關(guān)S合上后，靜合上后，靜電計(jì)指針張開一個(gè)角度，下述電計(jì)指針張開一個(gè)角度，下述做法可使靜電計(jì)指針張角增大做法可使靜電計(jì)指針張角增大的是的是()

13、A使使A、B兩板靠近一些兩板靠近一些B使使A、B兩板正對(duì)面積減小一兩板正對(duì)面積減小一 些些C斷開斷開S后，使后，使B板向右平移一板向右平移一 些些D斷開斷開S后，使后，使A、B正對(duì)面積正對(duì)面積 減小一些減小一些CD目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)電容器的電容電容器的電容兩板間的電壓兩板間的電壓 解析解析 A、B兩板與電源兩極相連，兩板與電源兩極相連，U不變，靜電計(jì)指針張角不變；不變，靜電計(jì)指針張角不變； Q不變不變 d變大變大 4rSkdC變小變小QCU4rSkdC變小變小QCQ不變不變 U課堂講義課堂講義借題發(fā)揮借題發(fā)揮(1)(1)平行板電容器動(dòng)態(tài)分析的基本平

14、行板電容器動(dòng)態(tài)分析的基本思路：思路： 在判斷電容器相關(guān)物理量的變化時(shí)，在判斷電容器相關(guān)物理量的變化時(shí)，首先要弄清哪些量是不變的，然后根首先要弄清哪些量是不變的，然后根據(jù)不變量和相關(guān)公式推斷其他待分析據(jù)不變量和相關(guān)公式推斷其他待分析量的變化情況量的變化情況 若電容器充電后與電源斷開，則帶若電容器充電后與電源斷開，則帶電荷量電荷量Q不變；若電容器始終與電源不變；若電容器始終與電源相連，則電壓相連，則電壓U不變不變 目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)電容器的電容電容器的電容(2)靜電計(jì)是測量電勢差的儀器靜電計(jì)是測量電勢差的儀器,不能不能用于測直流電路中兩點(diǎn)的電壓用于測直

15、流電路中兩點(diǎn)的電壓.靜電靜電計(jì)張角大計(jì)張角大,說明極板間電勢差大說明極板間電勢差大.分析電容器物理量變化常用的公式分析電容器物理量變化常用的公式有：有：C 、C 和和E .4rSkdQUUd例例 2 如圖所示，電路中如圖所示，電路中A、B為為兩塊豎直放置的金屬板，兩塊豎直放置的金屬板，C是是一只靜電計(jì)，開關(guān)一只靜電計(jì)，開關(guān)S合上后，靜合上后，靜電計(jì)指針張開一個(gè)角度，下述電計(jì)指針張開一個(gè)角度，下述做法可使靜電計(jì)指針張角增大做法可使靜電計(jì)指針張角增大的是的是() A使使A、B兩板靠近一些兩板靠近一些B使使A、B兩板正對(duì)面積減小一兩板正對(duì)面積減小一 些些C斷開斷開S后，使后，使B板向右平移一板向右平

16、移一 些些D斷開斷開S后，使后，使A、B正對(duì)面積正對(duì)面積 減小一些減小一些CD對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)1.1.關(guān)于已充上電的某個(gè)平行板關(guān)于已充上電的某個(gè)平行板電容器電容器,下列說法不正確的是下列說法不正確的是()A兩極板上一定帶異號(hào)電荷兩極板上一定帶異號(hào)電荷B兩極板所帶的電荷量一定兩極板所帶的電荷量一定 相等相等C充上的電量越多，其電容充上的電量越多，其電容 就越大就越大D充上的電量越多，兩極板充上的電量越多，兩極板 間的電勢差就越大間的電勢差就越大 A目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)電容器的電容電容器的電容電容器充電過程：使兩極板分電容器充電過程：使兩極板分別帶上別帶

17、上等量異號(hào)等量異號(hào)電荷電荷 取決于它的結(jié)構(gòu)，與所帶電荷量取決于它的結(jié)構(gòu)，與所帶電荷量的多少無關(guān)的多少無關(guān) U ，Q越大，越大，U越大越大 QC解析解析對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí) 2.平行板電容器充電后斷開電源，現(xiàn)將其中一塊金屬板沿遠(yuǎn)離另平行板電容器充電后斷開電源，現(xiàn)將其中一塊金屬板沿遠(yuǎn)離另一極板的方向平移一小段距離下圖表示此過程中電容器兩極板一極板的方向平移一小段距離下圖表示此過程中電容器兩極板間電場強(qiáng)度間電場強(qiáng)度E隨兩極板間距離隨兩極板間距離d的變化關(guān)系，正確的是的變化關(guān)系，正確的是() 目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)電容器的電容電容器的電容Q不變d變大變大4rUQdCQdkES1rSC對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí) 3如圖所示，平行板電容器與如圖所示，平行板電容器與電動(dòng)勢為電動(dòng)勢為E的直流電源的直流電源(內(nèi)阻不內(nèi)阻不計(jì)計(jì))連接，下極板接地一帶電連接，下極板接地一帶電油滴位于電容器中的油滴位于電容器中的P點(diǎn)且恰好點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài)現(xiàn)將平行板電處于平衡狀態(tài)現(xiàn)將平