高中物理第一章靜電場(chǎng)第8節(jié)電容器的電容第一課時(shí)電容器的電容講義新人教版必修

第1課時(shí)電容器的電容第一章

8電容器的電容[學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求]物理觀念：1.知道電容器的概念和平行板電容器的主要構(gòu)造.2.理解電容的概念及其定義式，掌握平行板電容器電容的決定式.科學(xué)探究：會(huì)正確連接電路，認(rèn)真觀察電容器的充放電過(guò)程，會(huì)分析解釋相關(guān)現(xiàn)象.科學(xué)思維：1.通過(guò)類比建立電容的概念；通過(guò)電容的定義進(jìn)一步體會(huì)比值定義法.2.結(jié)合具體問(wèn)題構(gòu)建電容器動(dòng)態(tài)分析模型.內(nèi)容索引重點(diǎn)探究啟迪思維探究重點(diǎn)達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān)自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知夯實(shí)基礎(chǔ)自主預(yù)習(xí)一、電容器1.電容器：儲(chǔ)存電荷和電能的裝置.任何兩個(gè)彼此

又相距很近的

，都可以看成一個(gè)電容器.2.電容器的充放電(1)充電：把電容器的兩極板分別與電池組的兩極相連，兩個(gè)極板分別帶上等量的

電荷的過(guò)程，充電過(guò)程中，由電源獲得的

儲(chǔ)存在電容器中.(2)放電：用導(dǎo)線把充電后的電容器的兩極板接通，兩極板上的電荷

的過(guò)程，放電過(guò)程中，

轉(zhuǎn)化為其他形式的能量.絕緣導(dǎo)體異號(hào)電能中和電場(chǎng)能二、電容1.定義：電容器所帶電荷量Q與電容器兩極板間的

的比值.2.定義式：

.3.單位：電容的國(guó)際單位是

，符號(hào)為

，常用的單位還有

和

，1F＝

μF＝

pF.4.物理意義：電容器的電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢(shì)差為

時(shí)電容器需要帶的電荷量.電勢(shì)差U法拉F微法皮法10610121V三、平行板電容器1.結(jié)構(gòu)：由兩個(gè)平行且

的金屬板構(gòu)成.2.電容的決定因素：電容C與兩極板間的相對(duì)介電常數(shù)εr成

，跟極板的正對(duì)面積S成

，跟極板間的距離d成

.3.電容的決定式：C＝

，式中k為靜電力常量，εr為電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，真空中εr＝

.彼此絕緣正比正比反比1四、常用電容器1.分類：從構(gòu)造上看，可以分為

和

兩類.2.電容器的額定電壓和擊穿電壓：(1)額定電壓：電容器能夠

時(shí)的電壓.(2)擊穿電壓：電介質(zhì)被

時(shí)在電容器兩極板上的極限電壓，若電壓超過(guò)這一限度，則電容器就會(huì)損壞.固定電容器可變電容器長(zhǎng)期正常工作擊穿[即學(xué)即用]

1.判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)電容器的電容跟電容器的電荷量成正比.(

)(2)電容器的電容越大，所帶電荷量就越多.(

)(3)對(duì)于確定的電容器，它所帶的電荷量跟它兩極板間所加電壓的比值保持不變.(

)(4)只將平行板電容器兩極板的間距加大，電容將增大.(

)(5)只將平行板電容器兩極板平行錯(cuò)開(kāi)，使正對(duì)面積減小，電容將減小.(

)(6)只在平行板電容器極板間插入電介質(zhì)，電容將增大.(

)答案××√×√√2.某平行板電容器充電后所帶電荷量為Q＝2×10－6C，兩板間的電壓U＝4V，則該電容器的電容為

F，若只將該電容器的板間距離增大，電容器的電容將

，若只將兩極板錯(cuò)開(kāi)，使極板正對(duì)面積減小，電容器的電容將

.答案5×10－7減小減小重點(diǎn)探究[導(dǎo)學(xué)探究]

把電容器的兩個(gè)極板分別與電源兩極相連，對(duì)電容器進(jìn)行充電，該過(guò)程中能量是如何轉(zhuǎn)化的？當(dāng)把電容器兩極相接，對(duì)電容器進(jìn)行放電，該過(guò)程中能量是如何轉(zhuǎn)化的？當(dāng)電容器的帶電荷量增加時(shí)，電容器兩極板間的電勢(shì)差如何變化？帶電荷量Q和板間電勢(shì)差U的比值是否發(fā)生變化？答案充電過(guò)程中電源內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電容器內(nèi)的電場(chǎng)能.放電過(guò)程中電容器的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電路的內(nèi)能.增大不變答案一、電容器電容[知識(shí)深化]1.電容器的充電過(guò)程，電源提供的能量轉(zhuǎn)化為電容器的電場(chǎng)能；電容器的放電過(guò)程，電容器的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.2.電容器的充、放電過(guò)程中，電路中有充電、放電電流，電路穩(wěn)定時(shí)，電路中沒(méi)有電流.3.C＝

是電容的定義式，由此也可得出C＝.4.電容器的電容決定于電容器本身，與電容器的電荷量Q以及電勢(shì)差U均無(wú)關(guān).例1有一充電的電容器，兩極板間的電壓為3V，所帶電荷量為4.5×10－4C，此電容器的電容是多少？將電容器的電壓降為2V，電容器的電容是多少？所帶電荷量是多少？答案1.5×10－4F

1.5×10－4F

3×10－4C解析答案電容器電壓降為2V時(shí)，電容不變，仍為1.5×10－4F.此時(shí)所帶電荷量為Q′＝CU′＝1.5×10－4×2C＝3×10－4C.二、平行板電容器的電容及動(dòng)態(tài)分析[導(dǎo)學(xué)探究]

平行板電容器由兩塊平行放置的金屬板組成.利用平行板電容器進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：(1)如圖1所示，保持Q和d不變，減小兩極板的正對(duì)面積S，觀察電勢(shì)差U(靜電計(jì)指針偏角)的變化，依據(jù)C＝

，分析電容C的變化.圖1答案實(shí)驗(yàn)結(jié)論：S減小，電勢(shì)差U增大，電容C減小.答案(2)如圖2所示，保持Q和S不變，增大兩極板間的距離d，觀察電勢(shì)差U(靜電計(jì)指針偏角)的變化，依據(jù)C＝

，分析電容C的變化.圖2答案實(shí)驗(yàn)結(jié)論：d增大，電勢(shì)差U增大，電容C減小.答案(3)如圖3所示，保持Q、S、d不變，插入電介質(zhì)，觀察電勢(shì)差U(靜電計(jì)指針偏角)的變化，依據(jù)C＝

，分析電容C的變化.圖3答案實(shí)驗(yàn)結(jié)論：插入電介質(zhì)，電勢(shì)差U減小，電容C增大.答案[知識(shí)深化]2.平行板電容器動(dòng)態(tài)問(wèn)題的分析方法抓住不變量，分析變化量，緊抓三個(gè)公式：3.平行板電容器的兩類典型問(wèn)題例2

(多選)(2018·山東濟(jì)寧市高一下期末)如圖4所示，相互靠近的兩塊金屬板M、N組成平行板電容器，極板M與靜電計(jì)的金屬球相接，極板N與靜電計(jì)的金屬外殼均接地.電容器充電后，靜電計(jì)指針將張開(kāi)一定角度.若電容器所帶電荷量不變，下面操作能使靜電計(jì)指針張角變大的是A.將N板向上平移B.將N板向左平移遠(yuǎn)離M板C.將N板向右平移靠近M板D.在M、N之間插入有機(jī)玻璃解析答案√圖4√在M、N間插入有機(jī)玻璃，C增大，U減小，故D錯(cuò)誤.靜電計(jì)的使用靜電計(jì)是在驗(yàn)電器的基礎(chǔ)上改造而成的，靜電計(jì)由相互絕緣的兩部分組成，靜電計(jì)與電容器的兩極板分別連接在一起，則電容器上的電勢(shì)差就等于靜電計(jì)上所指示的電勢(shì)差U，U的大小就從靜電計(jì)的刻度讀出，可見(jiàn)，靜電計(jì)指針偏角的變化表征了電容器兩極板電勢(shì)差的變化.知識(shí)拓展例3

(2018·山東煙臺(tái)市高一下期末)如圖5所示，一帶電油滴懸浮在平行板電容器兩極板A、B之間的P點(diǎn)，處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將極板A向下平移一小段距離，但仍在P點(diǎn)上方，其他條件不變.下列說(shuō)法中正確的是解析答案圖5A.液滴將向下運(yùn)動(dòng)

B.液滴將向上運(yùn)動(dòng)C.電容器電容減小

D.極板帶電荷量將減小√達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.(電容器電容)(2018·山東淄博市高一下期末)對(duì)電容C＝

，以下說(shuō)法正確的是A.電容器充電電荷量越多，電容增加越大B.電容器的電容跟它兩極板間所加電壓成反比C.電容器的電容越大，所帶電荷量就越多D.對(duì)于確定的電容器，它所帶的電荷量跟它兩極板間所加電壓的比值

保持不變答案1234√2.(電容的計(jì)算)一個(gè)已充電的電容器，若使它的電荷量減少3×10－4C，則其電壓減少為原來(lái)的

，則A.電容器原來(lái)的帶電荷量為9×10－4CB.電容器原來(lái)的帶電荷量為4.5×10－4CC.電容器原來(lái)的電壓為1VD.電容器的電容變?yōu)樵瓉?lái)的答案1234解析√1234因電容器的電容不知，所以無(wú)法得出電容器原來(lái)的電壓，C錯(cuò)誤.電容是由電容器本身決定，跟電壓和電荷量的變化無(wú)關(guān)，所以電容器的電容不變，D錯(cuò)誤.3.(電容器的動(dòng)態(tài)分析)(多選)如圖6所示，電路中A、B為兩塊豎直放置的金屬板，C是一只靜電計(jì)，開(kāi)關(guān)S合上后，靜電計(jì)指針張開(kāi)一定角度，下述做法可使靜電計(jì)指針張角增大的是A.使A、B兩板靠近一些B.使A、B兩板正對(duì)面積減小一些C.斷開(kāi)S后，使A板向左平移一些D.斷開(kāi)S后，使A、B正對(duì)面積減小一些答案解析1234圖6√√1234解析靜電計(jì)顯示的是A、B兩板間的電壓，指針張角越大，表示兩板間的電壓越高.當(dāng)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不變，靜電計(jì)指針張角不變；當(dāng)斷開(kāi)S后，板間距離增大，正對(duì)面積減小，都將使A、B兩板間的電容變小，而電容器所帶的電荷量不變，由C＝

可知，板間電壓U增大，從而靜電計(jì)指針張角增大.所以本題的正確選項(xiàng)是C、D.4.(電容器的動(dòng)態(tài)分析)(2018·山東德州市高一下期末