《第10章 4.電容器的電容》課件、同步練習、導學案

第四節(jié)電容器的電容第十章靜電場中的能量新知講解一、電容器新知講解一、電容器定義：任何兩個彼此絕緣又相距很近的導體組成一個電容器。電介質(zhì)電容器的極板電容器的極板新知講解

1.固定電容器：電容固定不變。二、常用電容器電解電容器（用鋁箔做一個極板，以鋁箔上很薄的一層氧化膜為電介質(zhì)，用浸過電解液的紙做另一個極板）（正負極不能接反，不能接交流電）聚苯乙烯電容器（以聚苯乙烯薄膜為電介質(zhì)，兩層鋁箔為極板）聚苯乙烯電容器及其符號電解電容器及其符號新知講解

2.可變電容器：兩極由兩組鋁片組成，固定的一組鋁片叫做定片；可以轉(zhuǎn)動的一組鋁片叫做動片；空氣為電介質(zhì)。通過改變兩極間的正對面積或距離來改變電容。二、常用電容器可變電容器及其符號新知講解

1.電容器的擊穿電壓三、電容器使用時應注意的問題

2.電容器的額定電壓

3.電解電容器的極性加在電容器兩極板上的電壓不能超過某一限度，超過這個限度，電介質(zhì)將被擊穿，電容器損壞，這個極限電壓稱為擊穿電壓。電解電容器在使用時注意正負極，長引腳為正極。電容器正常工作時兩極板上的最大電壓。電容器外殼上標的就是額定電壓，它比擊穿電壓要低。典例探究例1：某電容器上標有“1.5μF9V”的字樣，則（）

A.該電容器所帶電荷量不能超過1.5C

B.該電容器所加電壓不能超過9V

C.該電容器擊穿電壓為9V

D.當給該電容器加4.5V的電壓時，它的電容值變?yōu)?.75μFB新知講解四、電容器充放電

1.將電容器兩個極板帶上等量異種電荷的過程，叫電容器的充電。＋＋＋＋＋＋＋＋－

－

－

－

－

－

－

－

＋Q－Q正極板負極板有短暫的電流兩極間有電壓兩板分別帶等量異種電荷，每個極板帶電量的絕對值叫電容器的帶電量E新知講解四、電容器充放電

2.用導線將充電后的電容器兩極接通，兩極失去電荷的過程，叫電容器的放電。＋＋＋＋＋＋＋＋－

－

－

－

－

－

－

－

＋Q－Q在放電過程中導線上有短暫的電流產(chǎn)生U=0新知講解四、電容器充放電充電放電新知講解五、電容充電后的電容器兩極間的電壓，叫電容器的電壓。電容器的帶電量Q越多，電壓U越高。＋＋＋＋＋＋＋＋－

－

－

－

－

－

－

－

＋Q－Q兩極間有電壓E

Q與U成正比，比值Q/U是常量。新知講解五、電容電容器帶電與水桶盛水類比：h=1cmh=2cmV=1Sdm3V=2Sdm3

新知講解五、電容電容器帶電與水桶盛水類比：h=1cmV=1Sdm3V=4Sdm3

h=1cm新知講解五、電容容納儲存水容納儲存電荷電荷量Q水量V電勢差U水位差h橫截面S電容C+++++++++---------

電容器水容器

新知講解五、電容

1.定義：電容器所帶電荷量Q與電容器兩極板間的電勢差U的比值，叫電容器的電容。

＋＋＋＋＋＋＋＋－

－

－

－

－

－

－

－

＋Q－Q

新知講解五、電容

2.電容的單位：法拉，簡稱法，符號F。還有：微法（μF）、皮法（pF）1F=1C/V當一個電容器帶1C電量時，兩極間電壓是1V，那么這個電容器的電容就是1F

新知講解六、平行板電容器的電容

兩極板間距離兩極板正對面積靜電力常量

新知講解六、平行板電容器的電容幾種常用電介質(zhì)的相對介電常數(shù)電介質(zhì)空氣煤油石蠟陶瓷玻璃云母水1.000522.0~2.164~116~881空氣的相對介電常數(shù)與1十分接近，研究中，空氣對電容的影響一般可以忽略。典例探究例2.如圖所示，是一個由電池、電阻R與平行板電容器組成的串聯(lián)電路，在增大電容器兩極板間距離的過程中(

)A.電阻R中沒有電流B.電容器的電容變小C.電阻R中有從a流向b的電流D.電阻R中有從b流向a的電流BC拓展提高用兩節(jié)相同的電池分別給兩個原來不帶電的電容器充電，已知C1<C2

，當電容器達到穩(wěn)定時，電容器C1和C2的帶電量分別為Q1和Q2，則（）A．Q1<Q2

B．Q1>Q2

C．Q1=Q2

D．無法確定A平行板電容器充電平衡后仍與電源相連，兩極板間的電壓是U，電荷量為Q，兩極板間場強為E，電容為C，現(xiàn)將兩極板間距離減小，則（）A

．Q變大 B

．C變大C

．E不變 D

．U變小A課堂小結(jié)一、電容器：任何兩個彼此絕緣又相距很近的導體組成一個電容器。

1.固定電容器：電容固定不變。二、常用電容器

2.可變電容器：通過改變兩極間的正對面積或距離來改變電容。擊穿電壓、額定電壓、電解電容器的極性三、電容器使用時應注意的問題五、電容：電容器所帶電荷量Q與電容器兩極板間的電勢差U的比值，叫電容器的電容。

六、平行板電容器的電容

四、電容器充放電

1.將電容器兩個極板帶上等量異種電荷的過程，叫電容器的充電。

2.用導線將充電后的電容器兩極接通，兩極失去電荷的過程，叫電容器的放電。謝謝《第四節(jié)電容器的電容》同步練習必備知識自我檢測一、電容器1.基本構造:任何兩個彼此絕緣又相距很近的導體,都可以看成一個電容器。2.充電、放電:使電容器兩個極板分別帶上等量的異種電荷,這個過程叫充電。使電容器兩極板上的電荷中和,電容器不再帶電,這個過程叫放電。3.從能量的角度區(qū)分充電與放電:充電是從電源獲得能量儲存在電容器中,放電是把電容器中的電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。4.電容器的電荷量:其中一個極板所帶電荷量的絕對值。必備知識自我檢測二、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電勢差U的比值,叫作電容器的電容,用C來表示。3.物理意義:電容是表示電容器容納電荷本領的物理量,數(shù)值上等于使兩極間的電勢差為1V時,電容器需要帶的電荷量。

4.單位:法拉,簡稱法,用F表示。常用單位還有:pF、μF,單位間的關系是:1pF=10-6

μF=10-12F。必備知識自我檢測三、平行板電容器的電容1.公式:C=

,其中εr是電介質(zhì)的介電常數(shù),S是兩極板的正對面積,k是靜電力常量,d是兩極板的距離。2.決定因素:平行板電容器的電容與兩板正對面積成正比,與兩板間的距離成反比,與兩板間電介質(zhì)的介電常數(shù)成正比。四、常用電容器1.類別:從構造上看,電容器可分為兩類,即可變電容器和固定電容器。2.固定電容器:電容不變的電容器,如聚苯乙烯電容器、陶瓷電容器、電解電容器等。3.可變電容器:可變電容器由定片和動片組成,轉(zhuǎn)動動片,使兩極板的正對面積發(fā)生變化,電容就隨著改變。必備知識自我檢測1.正誤判斷。(1)電容器是儲存電荷和電能的容器,只有帶電的容器才稱為電容器。

(

)解析:電容器是任何兩個彼此絕緣而又相互靠近的導體組成的能夠儲存電荷和電能的裝置,與導體是否帶電無關。答案:×(2)其他條件不變時,平行板電容器的電容隨極板正對面積的增大而增大。

(

)解析:平行板電容器的電容跟極板的正對面積S成正比。答案:√(3)其他條件不變時,平行板電容器的電容隨極板間距離的增大而增大。

(

)解析:平行板電容器的電容跟極板間的距離d成反比。答案:×必備知識自我檢測2.某一個電容器的規(guī)格是“10μF

50V”,則(

)A.這個電容器加上50V電壓時,電容才是10μFB.這個電容器的最大電容是10μF,帶電荷量較少時,電容小于10μFC.這個電容器上加的電壓不能低于50VD.這個電容器的電容總等于10μF答案:D必備知識自我檢測3.關于電容器和電容,下列說法中正確的是(

)A.由C=可知,電容器帶電荷量越大,它的電容就越大B.對一固定的電容器,它的帶電荷量跟它兩極板間所加電壓的比值保持不變C.電容器的帶電荷量Q為兩極板所帶電荷量的總和D.對于平行板電容器,當增大兩板間的距離時,其電容變大解析:C與Q、U無關,故A錯,B對;電容器所帶電荷量Q是一個極板的電量,C錯;平行板電容器的電容C∝

,d增大時,C減小,D錯。答案:B探究一探究二探究三隨堂檢測

電容器及電容器的充、放電

情景導引實驗

觀察電容器的充、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組裝成實驗電路。(1)把開關S接1,此時電源給電容器充電。在充電過程中,電壓表和電流表的示數(shù)如何變化?說明了什么問題?(2)把開關S接2,電容器對電阻R放電。在放電過程中,電壓表和電流表示數(shù)如何變化?說明了什么問題?探究一探究二探究三隨堂檢測要點提示:(1)電壓表示數(shù)迅速增大,隨后逐漸穩(wěn)定在某一數(shù)值,電流表示數(shù)逐漸減小至0,說明電容器兩極板具有一定的電勢差。充電完畢時電容器兩極板帶有一定的等量異種電荷,即使斷開電源,兩極板上的電荷仍然被保存在電容器中。(2)電壓表示數(shù)和電流表示數(shù)都逐漸減小,說明放電電流由電容器的正極板經(jīng)過電阻R流向電容器的負極板,正負電荷中和。此時兩極板所帶的電荷量減小,電勢差減小,放電電流也減小,最后兩極板電勢差以及放電電流都等于0。探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納電容器充、放電過程的特點1.充電過程的特點(1)充電電流從電容器正極板流入,從電容器負極板流出,如圖甲。(2)充電時電容器所帶電荷量增加,極板間電壓升高,極板間電場強度增大。(3)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。(4)充電過程中,其他能轉(zhuǎn)化為電容器中的電場能。探究一探究二探究三隨堂檢測2.放電過程的特點(1)放電電流從電容器正極板流出,從電容器負極板流入,如圖乙。(2)放電時電容器所帶電荷量減少,極板間電壓降低,極板間電場強度減弱。(3)電容器放電結(jié)束后,電容器所在電路中無電流,電容器不再帶有電荷,電容器兩極板間電壓為零。(4)放電過程中,電場能轉(zhuǎn)化為其他能。探究一探究二探究三隨堂檢測實例引導例1(多選)關于電容器的充、放電過程,下列說法中正確的是(

)A.充、放電過程中外電路有變化電流B.充、放電過程中外電路有恒定電流C.充電過程中電源提供的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.放電過程中電容器中的電場能逐漸減小解析:電容器充、放電過程中,外電路中有短暫的變化電流,且電流是逐漸減小的,選項A對,B錯;充電過程中電源提供的電能有一部分儲存到電容器兩板間的電場中,選項C錯;放電過程中,隨著電容器兩板間所帶的電荷量逐漸減小,電場強度也逐漸減小,電場能也逐漸減小,選項D對。答案:AD探究一探究二探究三隨堂檢測電容情景導引當電容器的電荷量增加時,電容器兩極板間的電勢差如何變化?電荷量Q和板間電勢差U的比值是否發(fā)生變化?要點提示:增大

不變探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納1.電容由電容器本身的構造決定2.通過Q-U圖像理解電容如圖所示,Q-U圖像是一條過原點的直線,其中Q為一個極板上所帶電荷量的絕對值,U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

C=

,即電容的大小在數(shù)值上等于兩極板間的電壓增大(或減小)1V所增加(或減少)的電荷量。探究一探究二探究三隨堂檢測4.電容器電容的另一種定義式

電容器在充、放電的過程中,電容器所帶的電荷量發(fā)生變化,同探究一探究二探究三隨堂檢測實例引導

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.對于確定的電容器,它所充的電荷量跟它兩極板間所加電壓的比值保持不變解析:電容是描述電容器儲存電荷特性的物理量,一旦電容器確定了,電容C便不再變化。C=

是定義式,不是決定式,無論帶電荷量Q和電壓U如何變化,其比值始終不變。答案:D探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法

C=

為比值定義法。C的大小與Q、U無關,只跟電容器本身有關,當Q=0時,U=0,而C并不為零。探究一探究二探究三隨堂檢測變式訓練1(多選)下列關于電容的說法正確的是

(

)A.電容是反映電容器容納電荷本領的物理量B.電容器A的電容比B的大,說明A的帶電荷量比B多C.電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢差為1V時電容器需要帶的電荷量D.由公式C=

知,若電容器兩極板間電壓為10V,極板帶電荷量為2×10-5C,則電容器電容大小為5×105F解析:電容反映電容器容納電荷本領的大小,A對;電容器A的電容比B的大,只能說明電容器A容納電荷的本領比B強,與帶電荷量多少無關,B錯;根據(jù)電容的定義式可知C對;電壓為10

V,電荷量為2×10-5

C時,電容C=

=2×10-6

F,D錯。答案:AC探究一探究二探究三隨堂檢測平行板電容器的動態(tài)分析

情景導引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行如下實驗:(1)如圖所示,保持Q和d不變,增大(或減小)兩極板的正對面積S,觀察電勢差U(靜電計指針偏角)的變化,依據(jù)C=

,分析電容C的變化。探究一探究二探究三隨堂檢測(2)如圖所示,保持Q和S不變,增大(或減小)兩極板間的距離d,觀察電勢差U(靜電計指針偏角)的變化,依據(jù)C=

,分析電容C的變化。(3)如圖所示,保持Q、S、d不變,插入電介質(zhì),觀察電勢差U(靜電計指針偏角)的變化,依據(jù)C=

,分析電容C的變化。探究一探究二探究三隨堂檢測要點提示:(1)實驗結(jié)論:S增大,電勢差U減小,電容C增大。(2)實驗結(jié)論:d增大,電勢差U增大,電容C減小。(3)實驗結(jié)論:插入電介質(zhì),電勢差U減小,電容C增大。探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納電容器的動態(tài)分析(1)兩類情況:①平行板電容器兩極板始終與電源兩極相連(此時板間電壓U保持不變);②電容器充電后與電源斷開(此時電荷量Q保持不變)。(2)分析思路:探究一探究二探究三隨堂檢測畫龍點睛

分析方法:抓住不變量,分析變化量。

探究一探究二探究三隨堂檢測實例引導例3(多選)如圖所示,電路中A、B為兩塊豎直放置的金屬板,C是一只靜電計,開關S合上后,靜電計指針張開一個角度,下述做法可使靜電計指針張角增大的是

(

)A.使A、B兩板靠近一些B.使A、B兩板正對面積減小一些C.斷開S后,使B板向右平移一些D.斷開S后,使A、B正對面積減小一些探究一探究二探究三隨堂檢測解析: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,從而靜電計指針張角增大,所以選項C、D正確。答案:CD探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法

電容器動態(tài)分析的理論依據(jù)

探究一探究二探究三隨堂檢測變式訓練2(多選)如圖所示,平行板電容器兩極板A、B與電池兩極相連,一帶正電小球懸掛在電容器內(nèi)部。閉合開關S,充電完畢后懸線偏離豎直方向夾角為θ,則(

)A.保持S閉合,將A板向B板靠近,則θ增大B.保持S閉合,將A板向B板靠近,則θ不變C.斷開S,將A板向B板靠近,則θ增大D.斷開S,將A板向B板靠近,則θ不變

解析:保持開關S閉合,電容器兩端間的電勢差不變,帶正電的A板向B板靠近,極板間距離減小,電場強度E增大,小球所受的靜電力變大,θ增大,故A正確,B錯誤;斷開開關S,電容器所帶的電荷量不變,

知d變化,E不變,靜電力不變,θ不變,故C錯誤,D正確。答案:AD探究一探究二探究三隨堂檢測1.某電容器上標有“25μF

450V”字樣,下列對該電容器的說法正確的是(

)A.要使該電容器兩極板之間電壓增加1V,所需電荷量為2.5×10-5CB.要使該電容器帶電荷量為1C,兩極板之間需加電壓2.5×10-5VC.該電容器能夠容納的電荷量最多為2.5×10-5CD.該電容器能夠承受的最大電壓為450V答案:A

探究一探究二探究三隨堂檢測2.(多選)連接在電源兩極上的平行板電容器,當兩極板間距離減小時(

)A.電容器的電容C變大B.電容器極板的帶電荷量變大C.電容器兩極板間的電勢差U變大D.電容器兩極板間的電場強度E變大答案: