－教科版選修3－1 電容器和電容 第1課時(shí) 學(xué)案.docVIP

1.6 電容器和電容 來源x*k重難點(diǎn)一、電容器和電容一、電容器1電容器的功能和構(gòu)造(1)功能：儲存電荷和電能的元件(2)構(gòu)造：兩個(gè)彼此絕緣又互相靠近的導(dǎo)體組成一個(gè)電容器(3)平行板電容器：兩塊彼此隔開平行放置的金屬板構(gòu)成的最簡單的電容器兩塊金屬板稱為電容器的兩極(4)電容器的電荷量：電容器工作時(shí)，它的兩塊金屬板的相對表面總是分別帶上等量異種電荷q和q，任意一塊極板所帶電荷量的絕對值叫做電容器的電荷量2電容器的充電和放電(1)充電：電源使電容器的兩極板帶上等量異種電荷的過程如圖甲(2)放電：用導(dǎo)線將充好電的電容器的兩極板相連，使兩極板的異種電荷中和的過程，如圖乙(3)電容器充放電時(shí)的能量轉(zhuǎn)化：充電后，電容器儲存了電能放電時(shí)，儲存的電能釋放出來，轉(zhuǎn)化為其他形式的能二、電容1定義：電容器所帶的電荷量q與電容器兩極板間電勢差u的比值，叫做電容器的電容2定義式：c.3物理意義：電容是描述電容器儲存電荷能力的物理量4單位：法拉，簡稱法，符號f，還有微法(f)和皮法(pf)，關(guān)系1 f106f1012 pf.5對電容定義式c的理解(1)電容由電容器本身的構(gòu)造決定電容器的電容是反映電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量，用比值c來定義，但它卻與q、u無關(guān)，是由電容器自身的構(gòu)造決定的，即使電容器不帶電，其電容仍然存在，并且是一個(gè)確定的量(2)定義式c表明，電容器所帶的電荷量由電容器的電容和電容器兩極板間的電勢差u決定，q與u成正比與c成正比但不能說電容c與q成正比，與u成反比6通過q u圖象來理解c電容的q u圖象是一條過原點(diǎn)的直線，其斜率等于電容器的電容其中q為一個(gè)極板上所帶電荷量的絕對值，u為兩極板間的電勢差，可以看出，電容器電容也可以表示為c，即電容器的電容的大小在數(shù)值上等于兩極板間的電壓增加(或減小)1 v所需增加(或減小)的電荷量三、常見的電容器1電容器的種類(1)按電容是否可變固定電容器：固定電容器的電容是固定不變的，如聚苯乙烯電容器和電解電容器可變電容器：是一種可以改變電容大小的電容器，通常由兩組鋁片組成，其中一組固定不動(dòng)的叫定片，另一組可以轉(zhuǎn)動(dòng)的叫動(dòng)片，轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)片時(shí)，兩組鋁片的正對面積發(fā)生變化，電容就隨著改變可變電容器的絕緣物質(zhì)通常為空氣或塑料介質(zhì)(2)按照電介質(zhì)不同有紙介電容器、陶瓷電容器和電解電容器等2電容器的符號(1)固定電容器：符號為“”(2)可變電容器：符號為“”(3)電解電容器：符號為“”3擊穿電壓和額定電壓(1)擊穿電壓：加在電容器兩極板上的電壓不能超過某一限度，超過這個(gè)限度，電介質(zhì)將被擊穿，電容器損壞，這個(gè)極限電壓稱為擊穿電壓(2)額定電壓：電容器長期工作時(shí)所能承受的電壓電容器外殼上標(biāo)的就是額定電壓，它比擊穿電壓要低重難點(diǎn)二、平行板電容器一、平行板電容器1平行板電容器(1)基本結(jié)構(gòu)：由兩塊彼此絕緣、互相靠近的平行金屬板組成，是最簡單的，也是最基本的電容器(2)板間電場：板間(除邊緣外)形成勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度大小為eu/d，方向垂直極板平面2平行板電容器的電容大小的決定因素探究(1)方法：采取控制變量法，在電容器帶電荷量q不變的情況下，只改變電容器的極板正對面積s，板間距離d，板間電介質(zhì)r中的一個(gè)量(2)靜電計(jì)電勢差的意義：由于靜電計(jì)的金屬球與其中一個(gè)極板相連，兩者電勢相等，靜電計(jì)的金屬外殼與另一個(gè)極板相連(或同時(shí)接地)，兩者電勢相等所以靜電計(jì)的電勢差實(shí)質(zhì)上也反映了電容器兩極板間的電勢差的大小3平行板電容器的電容(實(shí)驗(yàn)結(jié)論)平行板電容器的電容c與極板的正對面積s及板間的電介質(zhì)的相對介電常數(shù)r成正比，與極板間距離d成反比，則c.4c與c的比較公式內(nèi)容cc公式特點(diǎn)定義式?jīng)Q定式意義對某電容器qu，但c不變，反映容納電荷的本領(lǐng)平行板電容器，cr，cs，c，反映了影響電容大小的因素聯(lián)系電容器容納電荷的本領(lǐng)由q/u來量度，由本身的結(jié)構(gòu)(如平行板電容器的r、s、d等因素)來決定【特別提醒】(1)上述實(shí)驗(yàn)只能證明電容c與r、s和d有關(guān)，公式c是進(jìn)一步精確實(shí)驗(yàn)得出的式中的k為靜電力常量(2)公式中，r是一個(gè)常數(shù)，與電介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，稱為電介質(zhì)的相對介電常數(shù)真空的相對介電常數(shù)為1，空氣的相對介電常數(shù)與1十分接近(3)公式c為平行板電容器的決定式，此式表明電容器c完全由電容器本身決定，與電容器所帶電荷量q及極板間電壓u無關(guān)二、平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析1兩類基本問題(1)電容器和一電源相連，讓電容器的某一物理量發(fā)生變化，求其他物理量的變化。處理原則：電容器上的電壓不變。(2)電容器和電源連接后再斷開，電容器的某一物理量發(fā)生變化，求其他物理量的變化。處理原則：電容器上的電荷量不變。2處理思路(1)確定不變量，分析是電壓不變還是所帶電荷量不變。(2)用決定式c分析平行板電容器電容的變化。(3)用定義式c分析電容器所帶電荷量或兩極板間電壓的變化。(4)用e分析電容器極板間場強(qiáng)的變化。3電容器動(dòng)態(tài)變化的兩類問題比較分類充電后與電池兩極相連充電后與電池兩極斷開不變量uqd變大c變小q變小e變小c變小u變大e不變s變大c變大q變大e不變c變大u變小e變小r變大c變大q變大e不變c變大u變小e變小【特別提醒】討論與電容器相關(guān)的各物理量的變化依據(jù)主要有三個(gè)：(1)平行板電容器的電容的決定式c.(2)平行板電容器內(nèi)部是勻強(qiáng)電場e.(3)電容器所帶電量qcu.過關(guān)檢測1對于一個(gè)電容器，下列說法中正確的是a、電容器所帶的電量越多，電容越大b、電容器兩極板間的電勢差越大，電容越大c、電容器所帶的電量增加一倍，兩極板間的電勢差也增加一倍d、電容器兩極板間的電勢差減小到原來的1/2，它的電容也減小到原來的1/22如圖所示，平行板電容器與電動(dòng)勢為e的直流電源連接，下極板接地，靜電計(jì)所帶電荷量很少，可被忽略一帶負(fù)電油滴被固定于電容器中的p點(diǎn)現(xiàn)將平行板電容器的下極板豎直向下移動(dòng)一小段距離，則下列說法正確的是a平行板電容器的電容將變大b帶電油滴的電勢能將減少c靜電計(jì)指針張角變小d若先將上極板與電源正極的導(dǎo)線斷開，再將下極板向下移動(dòng)一小段距離，則帶電油滴所受電場力變大3如圖所示為一只“極距變化型電容式傳感器”的部分構(gòu)件示意圖當(dāng)動(dòng)極板和定極板之間的距離d變化時(shí)，電容c便發(fā)生變化，通過測量電容c的變化就可知道兩極板之間距離d的變化的情況在下列圖中能正確反映c與d之間變化規(guī)律的圖像是()4一平行板電容器充電后與電源斷開，負(fù)極板接地，兩板間有一正檢驗(yàn)電荷固定在p點(diǎn)，如圖所示，以c表示電容器的電容、e表示兩板間的場強(qiáng)、表示p點(diǎn)的電勢，w表示正電荷在p點(diǎn)的電勢能，若正極板保持不動(dòng)，將負(fù)極板緩慢向右平移一小段距離的過程中各物理量與負(fù)極板移動(dòng)距離c的關(guān)系圖像中正確的是（）5如圖所示是一個(gè)由電池、電阻r、開關(guān)s與平行板電容器組成的串聯(lián)電路，開關(guān)s閉合。一帶電液滴懸浮在兩板間p點(diǎn)不動(dòng)，下列說法正確的是()a. 帶電液滴可能帶正電b. 增大兩極板距離的過程中，電阻r中有從a到b的電流，電容器中負(fù)電荷從b到ac. 斷開s，減小兩極板正對面積的過程中，液滴將加速下降d. 斷開s，減小兩極板距離過程中，液滴靜止不動(dòng)6如圖所示，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，s閉合后，兩板間恰好有一質(zhì)量為m、帶電量為q的油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，以下說法正確的是a若將s斷開，則油滴將做自由落體運(yùn)動(dòng)，g表中無電流b若將a向左平移一小段位移，則油滴仍然靜止，g表中有ab的電流c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ba的電流d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ba的電流7（多選）如圖所示，平行板電容器接在電勢差恒為u的電源兩端，下極板接地，一帶電油滴位于電容器中的p點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài)現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離()a帶電油滴將沿豎直方向向下運(yùn)動(dòng)b電容器的電容減小c電容器的電容增大d極板帶電荷量將減小8（多選）如圖所示，兩塊水平放置的平行正對的金屬板與電源e相連，在距離兩板等距離的m點(diǎn)有一個(gè)帶電液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，若將板向上平移一小段距離，但仍在m點(diǎn)下方，穩(wěn)定后，下列說法中正確的是（）a液滴將加速向下運(yùn)動(dòng)bm點(diǎn)電勢升高c帶電液滴在m點(diǎn)的電勢能增大d在板移動(dòng)前后兩種情況下，若將液滴從板移到板，電場力做功相同9影響平行板電容器電容的因素有，在實(shí)驗(yàn)室中完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)的方法是a兩極板的正對面積b兩板間距離c電介質(zhì)的介電常數(shù)d極板的材料f控制變量法g假設(shè)法h微小量放大法在研究影響平行板電容器電容大小因素的實(shí)驗(yàn)中，如圖所示，把一個(gè)平行板電容器與一個(gè)靜電計(jì)相連接后，給電容器帶上一定電量，靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)指示出電容器兩板間的電勢差的變化，現(xiàn)保持b極板不動(dòng)，而要使靜電計(jì)指針的偏角增大，可采取的辦法是（ ）a、a板向右移一些b、a板向左移一些c、a板向上移一些d、在mn之間插入一片有機(jī)玻璃板10將