物理選修31人教全國版全程導(dǎo)學(xué)筆記課件第一章靜電場8

8電容器的電容第一章

靜電場[學(xué)習(xí)目標(biāo)]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.3.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.內(nèi)容索引自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知夯實(shí)基礎(chǔ)重點(diǎn)探究啟迪思維探究重點(diǎn)達(dá)標(biāo)檢測檢測評價(jià)達(dá)標(biāo)過關(guān)自主預(yù)習(xí)一、電容器1.電容器：儲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

電荷的過程，充電過程中，由電源獲得的

儲存在電容器中.(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____的過程，放電過程中，

轉(zhuǎn)化為其他形式的能量.絕緣導(dǎo)體異號電能中和電場能二、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：電容的國際單位是

，符號為

，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差為

時(shí)電容器需要帶的電荷量.電勢差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)平行且彼此

的金屬板構(gòu)成.2.電容的決定因素：電容C與兩極板間電介質(zhì)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

.3.電容的決定式：C＝

，εr為電介質(zhì)的相對介電常數(shù).當(dāng)兩極板間是真空時(shí)：C＝

，式中k為靜電力常量.絕緣正比正比反比四、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)不被

時(shí)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.固定電容器可變電容器長期正常工作擊穿[即學(xué)即用]1.判斷下列說法的正誤.(1)電容器的電容跟它兩極板間電壓成反比.()(2)電容器的電容越大，所帶電荷量就越多.()(3)對于確定的電容器，它所充的電荷量跟它兩極板間電壓的比值保持不變.()(4)將平行板電容器兩極板的間距加大，電容將增大.()(5)將平行板電容器兩極板平行錯(cuò)開，使正對面積減小，電容將減小.()(6)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，使極板正對面積減小，電容器的電容將______.答案5×10－7減小減小重點(diǎn)探究答案增大不變[導(dǎo)學(xué)探究]

(1)把電容器的兩個(gè)極板分別與電源兩極相連，對電容器進(jìn)行充電，該過程中能量是如何轉(zhuǎn)化的？當(dāng)把電容器兩極相接，對電容器進(jìn)行放電，該過程中能量是如何轉(zhuǎn)化的？一、電容器電容答案充電過程中電源內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電容器內(nèi)的電場能；放電過程中電容器的電場能轉(zhuǎn)化為電路的內(nèi)能.答案(2)當(dāng)電容器的帶電荷量增加時(shí)，電容器兩極板間的電勢差如何變化？帶電荷量Q和板間電勢差U的比值是否發(fā)生變化？[知識深化]1.電容器的充電過程，電源提供的能量轉(zhuǎn)化為電容器的電場能；電容器的放電過程，電容器的電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.2.電容器的充、放電過程中，電路中有充電、放電電流，電路穩(wěn)定時(shí)，電路中沒有電流.3.C＝

是電容的定義式.電容器的電容決定于電容器本身，與電容器的電荷量Q以及電勢差U均無關(guān).解析電容反映電容器容納電荷本領(lǐng)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(lǐng)比B強(qiáng)，與帶電多少無關(guān)，B錯(cuò)；電壓為10V，電荷量為2×10－5C時(shí)，電容C＝

＝2×10－6F，D錯(cuò).例1

(多選)下列關(guān)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(lǐng)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(shí)電容器需要帶的電荷量D.由公式C＝

知，若電容器兩極間電壓為10V，極板帶電荷量為2×10－5C.

則電容器電容大小為5×105F答案解析√√例2

有一充電的電容器，兩板間的電壓為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？答案解析答案1.5×10－4F

1.5×10－4F

3×10－4C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.[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，減小兩極板的正對面積S，觀察電勢差U(靜電計(jì)指針偏角)的變化，依據(jù)C＝

，分析電容C的變化.二、平行板電容器圖1答案實(shí)驗(yàn)結(jié)論：S減小，電勢差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)，電勢差U減小，電容C增大.答案2.平行板電容器動(dòng)態(tài)問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題例3

(多選)如圖4所示，用靜電計(jì)可以測量已充電的平行板電容器兩極板間的電勢差U，現(xiàn)使B板帶正電，實(shí)驗(yàn)中，電荷量不變，則下列判斷正確的是

A.增大兩極板之間的距離，靜電計(jì)指針張角

變大B.將A板稍微上移，靜電計(jì)指針張角將變大C.若將玻璃板插入兩板之間，則靜電計(jì)指針

張角變大D.若將A板拿走，則靜電計(jì)指針張角變?yōu)榱愦鸢附馕鰣D4√√解析電容器上所帶電荷量一定，由公式C＝

得，當(dāng)d變大時(shí)，C變小.再由C＝

得U變大；當(dāng)A板上移時(shí)，正對面積S變小，C變小，U變大；當(dāng)插入玻璃板時(shí)，C變大，U變??；當(dāng)將A板拿走時(shí)，相當(dāng)于使d變得更大，C更小，故U應(yīng)更大，故選A、B.知識拓展靜電計(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，則電容器上的電勢差就等于靜電計(jì)上所指示的電勢差U，U的大小就從靜電計(jì)的刻度讀出，可見，靜電計(jì)指針偏角的變化表征了電容器兩極板電勢差的變化.例4

(多選)如圖5所示，兩塊較大的金屬板A、B相距為d，平行放置并與一電源相連，開關(guān)S閉合后，兩板間恰好有一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，以下說法正確的是

A.若將A向左平移一小段位移，則油滴仍然靜止，

G表中有b→a的電流B.若將A向上平移一小段位移，則油滴向下加速

運(yùn)動(dòng)，G表中有b→a的電流C.若將A向下平移一小段位移，則油滴向上加速運(yùn)動(dòng)，G表中有b→a的電流D.若將S斷開，則油滴將做自由落體運(yùn)動(dòng)，G表中無電流答案解析圖5√√解析由于油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以

＝mg.若將A向左平移一小段位移，則電容C變小，電壓U不變，則Q＝CU變小，所以電流由b→a，此時(shí)油滴仍靜止，選項(xiàng)A正確.若將A向上平移一小段位移，電容C變小，電壓U不變，則Q變小，所以電流由b→a，此時(shí)

＜mg，油滴向下加速運(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)B正確.若將A向下平移一小段位移，電容C變大，電壓U不變，則Q變大，所以電流由a→b，此時(shí)

＞mg，油滴向上加速運(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤.若將S斷開，由于電容器的電荷量不變，則電壓U不變，油滴仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.達(dá)標(biāo)檢測1.(電容器電容)(多選)下列關(guān)于電容器和電容的說法中，正確的是

A.根據(jù)C＝

可知，電容器的電容與其所帶電荷量成正比，跟兩極板間

的電壓成反比B.對于確定的電容器，其所帶電荷量與兩板間的電壓成正比C.無論電容器的電壓如何變化(小于擊穿電壓且不為零)，它所帶的電荷

量與電壓的比值都恒定不變D.電容器的電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，其大小與加在

兩極板間的電壓無關(guān)答案√1234解析√√解析電容器的電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，是電容器的一種特性.一個(gè)電容器對應(yīng)唯一的電容值，不能說電容器的電容與其所帶電荷量成正比，與兩極板間的電壓成反比，因此A錯(cuò)誤，C、D正確.由于電容是定值，由Q＝CU知，其所帶電荷量與兩板間的電壓成正比，故B正確.12342.(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的

，則

A.電容器原來的帶電荷量為9×10－4CB.電容器原來的帶電荷量為4.5×10－4CC.電容器原來的電壓為1VD.電容器的電容變?yōu)樵瓉淼拇鸢浮?234解析解析由題意知C＝

，C＝

，聯(lián)立解得Q＝4.5×10－4C，故B正確，A錯(cuò)誤.因電容器的電容不知，所以無法得出電容器原來的電壓，C錯(cuò).電容是由電容器本身決定，跟電壓和電荷量的變化無關(guān)，所以電容器的電容不變，D錯(cuò)誤.12343.(電容器的動(dòng)態(tài)分析)(多選)如圖6所示，一平行板電容器充電后與電源斷開，正極板與靜電計(jì)連接，負(fù)極板接地，兩板間有一個(gè)正試探電荷固定在P點(diǎn)，正極板保持不動(dòng)，將負(fù)極板緩慢向右平移一小段距離，下列說法正確的是

A.靜電計(jì)指針夾角變小B.靜電計(jì)指針夾角不變C.正電荷在P點(diǎn)的電勢能減小D.正電荷在P點(diǎn)的電勢能不變答案√圖6解析1234√解析將負(fù)極板緩慢向右平移一小段距離，兩板間的距離減小，根據(jù)電容的決定式C＝

可知，電容C增大，而電容器的電荷量Q不變，則由C＝

得，板間電壓U減小，因此靜電計(jì)的指針夾角變小，故A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)板間場強(qiáng)E＝

，可見E不變；P點(diǎn)到負(fù)極板