2019_20学年高中物理第一章电场第七八节了解电容器静电与新技术课件粤教版.pptx

第七节 了解电容器 第八节 静电与新技术,第一章 电 场,1.知道什么是电容器及平行板电容器的主要构造. 2.理解电容的概念及其定义式. 3.了解电容器充电和放电现象及能量转换. 4.了解静电的危害及防止.,学科素养与目标要求,物理观念：,1.通过类比建立电容的概念；通过电容的定义进一步体会比值定义法. 2.结合具体问题构建电容器动态分析模型.,科学思维：,1.会正确连接电路，认真观察电容器的充放电过程. 2.通过探究得出平行板电容器电容的影响因素.,科学探究：,NEIRONGSUOYIN,内容索引,自主预习,达标检测,课时对点练,预习新知 夯实基础,检测评价 达标过关,注重双基 强化落实,重点探究,启迪思维 探究重点,自主预习,1.电容器 电容器是储存 的装置，它由两个互相靠近、彼此 的 组成. 2.电容器的充放电 (1)充电：把电容器的两极板分别与电池组的两极相连，两个极板分别带上 的过程，充电过程中，从电源获得的 储存在电容器中. (2)放电：用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的 的 过程，放电过程中， 转化为其他形式的能量.,一、电容器和电容的基本知识,电荷,导体,能量,等量异种电荷,电场能,电荷中和,3.电容 (1)定义：电容器所带的 与电容器两极板间的电势差U的 . (2)公式C ，其中Q指一个极板上所带电荷量的绝对值. (3)单位： ，简称法，符号是F,1 F1 C/V,1 F F pF.,电荷量Q,比值,法拉,106,1012,1.探究平行板电容器电容的决定因素 (1)静电计：测量电容器两极板间 的仪器. (2)探究方法： 法 保持Q和d不变，改变极板 ； 保持Q和S不变，改变极板 ； 保持Q、S、d都不变，极板间插入 . (3)探究结论 平行板电容器的电容C跟介电常数r成 ，跟极板正对面积S成 ，跟极板间的距离d成 .,二、决定电容的因素,电势差,控制变量,正对面积,距离,正比,电介质,正比,反比,2.平行板电容器电容的表达式： C ，r为电介质的 ，真空时r ，其他介质r 1. 3.电容器的两个性能指标： (1)一个是它的电容量； (2)另一个是它的 能力，耐压值表示电容器正常使用时两个电极间所能承受的 电压.,相对介电常数,1,耐压,最大,1.静电在技术上的应用： (1)静电在技术上有许多应用，比如 、喷墨打印、静电除尘、静电喷涂、静电植绒、 等. (2)静电除尘 结构：将高压电源的 接在金属圆筒上， 接到悬挂在管心的金属线上. 原理：正、负极间有很强的 ，使气体分子电离为 .电子附在空气中的 上，向着 运动而积累到金属圆筒上，尘埃积累到一定程度，在重力的作用下落入下面的漏斗中.,三、静电与新技术,激光打印,静电复印,正极,负极,电子和正离子,电场,尘埃,圆筒,2.防止静电危害 (1)静电产生危害的必要条件是积累足够多的静电荷. (2)防止静电危害的基本原则是：控制静电的 和把产生的静电迅速引走以避免静电的 .常用方法有静电 、增加 、非导电材料的抗静电处理等. (3)举例：油罐车尾装有一条拖在地上的 ； 有些工厂的车间里保持一定的 ； 在橡胶中添加 材料制成 橡胶.,产生,积累,接地,湿度,铁链,湿度,抗静电,导电,判断下列说法的正误. (1)电容器的电容跟它的带电荷量成正比.( ) (2)对于确定的电容器，它所充的电荷量跟它两极板间电压的比值保持不变. ( ) (3)将平行板电容器两极板的间距加大，电容将增大.( ) (4)将平行板电容器两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小.( ) (5)在平行板电容器极板间插入电介质，电容将增大.( ) (6)飞机的轮胎用导电橡胶制成，方便在着陆时把静电引入大地.( ),即学即用,重点探究,(1)把电容器的两个极板分别与电源两极相连，对电容器进行充电，该过程中能量是如何转化的？当把电容器两极相接，使电容器放电，该过程中能量是如何转化的？,一、电容器 电容,导学探究,答案 充电过程中电源内的化学能转化为电容器内的电场能；放电过程中电容器的电场能转化为电路的内能.,(2)当电容器的带电荷量增加时，电容器两极板间的电势差如何变化？带电荷量Q和板间电势差U的比值是否发生变化？,答案 增大 不变,1.电容器的充电过程，电源提供的能量转化为电容器的电场能；电容器的放电过程，电容器的电场能转化为其他形式的能. 2.电容器的充、放电过程中，电路中有充电、放电电流，电路稳定时，电路中没有电流.,知识深化,4.电容器的电容决定于电容器本身，与电容器的电荷量Q以及电势差U均无关.,例1 (2018哈尔滨三中高二月考)下列关于电容器的说法中正确的是 A.电容器所带的电荷量为两个极板所带电荷量的绝对值之和 B.电容器的电容与电容器所带电荷量成正比 C.一个电容器的电荷量增加Q1.0106 C时，两极板间的电势差升高U 10 V，则电容器的电容C1.0107 F D.放电后的电容器所带电荷量为零，电容也为零,解析 电容器所带的电荷量是指一个极板所带电荷量的绝对值，A错误； 电容器的电容是反映其容纳电荷本领大小的物理量，完全由电容器本身的属性决定，与电容器是否带电及带电荷量多少无关，B、D错误；,例2 有一充电的电容器，两板间的电压为3 V，所带电荷量为4.5104 C，此电容器的电容是多少？将电容器的电压降为2 V，电容器的电容是多少？所带电荷量是多少？,电容器电压降为2 V时，电容不变，仍为1.5104 F. 此时所带电荷量为QCU1.51042 C3104 C.,答案 1.5104 F 1.5104 F 3104 C,二、平行板电容器,平行板电容器由两块平行放置的金属板组成.利用平行板电容器进行如下实验： (1)如图甲所示，保持Q和d不变，减小两极板的正对面积S，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C ，分析电容C的变化.,导学探究,答案 实验结论：S减小，电势差U增大，电容C减小.,(2)如图乙所示，保持Q和S不变，增大两极板间的距离d，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C ，分析电容C的变化.,答案 实验结论：d增大，电势差U增大，电容C减小.,(3)如图丙所示，保持Q、S、d不变，插入电介质，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C ，分析电容C的变化.,答案 实验结论：插入电介质，电势差U减小，电容C增大.,知识深化,2.平行板电容器动态问题的分析方法 抓住不变量，分析变化量，紧抓三个公式：,3.平行板电容器的两类典型问题 (1)开关S保持闭合，两极板间的电势差U恒定，,(2)充电后断开S，电荷量Q恒定，,例3 (2018彭州中学高二月考)如图1所示，两块相互靠近彼此绝缘的平行金属板组成平行板电容器，极板N与静电计金属球相连，极板M和静电计的外壳均接地，用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差U.在两极板相距为d时，给电容器充电，静电计指针张开一定角度.在整个实验过程中，保持电容器所带的电荷量Q不变，下面的操作中将使静电计指针张角变大的是 A.仅将M板向下平移 B.仅将M板向右平移 C.仅在M、N之间插入云母板(相对介电常数大于1) D.仅在M、N之间插入金属板，且不和M、N接触,图1,解析 仅将M板向下平移，两极板正对面积减小，由C 可知电容减小，而电容器所带电荷量不变，由C 可得，板间电压增大，静电计指针张角变大，A正确； 仅将M板向右平移，板间距离减小，电容增大，而电容器所带电荷量不变，板间电压减小，静电计指针张角变小，B错误； 仅在M、N之间插入云母板，相对介电常数增大，电容增大，而电容器所带电荷量不变，板间电压减小，静电计指针张角变小，C错误； 仅在M、N之间插入金属板，相当于板间距离减小，电容增大，而电容器所带电荷量不变，板间电压减小，静电计指针张角变小，D错误.,静电计的使用 静电计是在验电器的基础上改造而成的，静电计由相互绝缘的两部分组成，静电计与电容器的两极板分别连接在一起，则电容器两极板间的电势差就等于静电计上所指示的电势差U，U的大小可从静电计的刻度读出，可见，静电计指针偏角的变化表征了电容器两极板间电势差的变化.,例4 (多选)(2018郴州市高二上期末)如图2所示，两块水平放置的平行正对的金属板a、b与电源E相连，在与两板等距离的M点有一个带电液滴恰处于静止状态.若将b板向上平移一小段距离，但仍在M点下方，下列说法中正确的是 A.液滴仍将处于静止状态 B.M点电势升高 C.带电液滴在M点的电势能增大 D.在b板移动前后两种情况下，若将液滴从a板移到b板， 电场力做功相同,图2,解析 电容器与电源保持相连，电容器板间的电压不变，将b板向上平移一小段距离，根据E 分析得知板间电场强度增大，液滴所受的电场力增大，液滴将加速向上运动，故A错误； 由UEdaM知，M与a间的电势差增大，a点的电势为零，M点的电势小于零，则知M点的电势降低，故B错误； 由于液滴带负电，则带电液滴在M点的电势能增大，故C正确； 在b板移动前后两种情况下，若将液滴从a板移到b板，两板间的电势差不变，根据电场力做功公式WqU知，电场力做功相同，故D正确.,学科素养 例4考查了平行板电容器相关的电势、场强动态分析以及带电体的受力问题.解题时要抓住以下要点或公式：电容器两极板间电压一定；F电qE；E ；M点的电势MEdaM等.通过综合应用提高了学生的思维能力，很好地体现了“科学思维”的学科素养.,三、静电的应用与防止,1.应用静电现象的基本原理一般是让带电的物质微粒在电场力作用下奔向并吸附到异性电极或带电体上. 2.防止静电危害的基本原则是：控制静电的产生和把产生的静电迅速引走以避免静电的积累.,例5 (多选)如图3为静电除尘器除尘机原理的示意图.尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘的目的.下列表述正确的是 A.到达集尘极的尘埃带正电荷 B.电场方向由集尘极指向放电极 C.带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同 D.同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大,图3,解析 集尘极与电源的正极相连带正电，放电极带负电，尘埃在电场力作用下向集尘极迁移，说明尘埃带负电荷，A项错误； 电场方向由集尘极指向放电极，B项正确； 带电尘埃带负电，因此所受电场力方向与电场方向相反，C项错误； 同一位置电场强度一定，由FqE可知，尘埃电荷量越多，所受电场力越大，D项正确.,达标检测,1,2,3,4,1.(电容器 电容)对电容C ，以下说法正确的是 A.电容器充电电荷量越多，电容增加越大 B.电容器的电容跟它两极板间所加电压成反比 C.电容器的电容越大，所带电荷量就越多 D.对于确定的电容器，它所带的电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变,1,2,3,4,2.(电容的计算)一个已充电的电容器，若使它的电荷量减少3104 C，则其电压减小为原来的 ，则 A.电容器原来的带电荷量为9104 C B.电容器原来的带电荷量为4.5104 C C.电容器原来的电压为1 V D.电容器的电容变为原来的,1,2,3,4,因电容器的电容未知，所以无法求出电容器原来的电压，C错误. 电容是由电容器本身决定，跟电压和电荷量的变化无关，所以电容器的电容不变，D错误.,1,2,3,4,3.(电容器的动态分析)如图4所示，一带电油滴悬浮在平行板电容器两极板A、B之间的P点，处于静止状态.现将极板A向下平移一小段距离，但仍在P点上方，其他条件不变.下列说法中正确的是 A.液滴将向下运动 B.液滴将向上运动 C.电容器电容减小 D.极板带电荷量将减小,图4,1,2,3,4,1,2,3,4,4.(电容器的动态分析)(多选)如图5所示，一平行板电容器充电后与电源断开，正极板与静电计连接，负极板接地，两板间有一个正试探电荷固定在P点，正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离，下列说法正确的是 A.静电计指针张角变小 B.静电计指针张角不变 C.正电荷在P点的电势能减小 D.正电荷在P点的电势能不变,图5,1,2,3,4,课时对点练,一、选择题 考点一 对电容器、电容的理解 1.电容器是一种常用的电子元件.对电容器认识正确的是 A.电容器的电容与它所带的电荷量成正比 B.电容器的电容与它两极板间的电压成正比 C.在相同电压作用下，带电荷量多的电容器的电容比较大 D.电容的常用单位有F和pF,1 F103pF,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,解析 电容是表示电容器储存电荷本领大小的物理量.电容的大小是由电容器本身结构决定的，与两极板间电压及电容器所带电荷量无关，A、B错误； 由C 知，U一定时，Q越大的电容器，C越大，C正确； 单位F与pF的换算关系为1 F106 pF，D错误.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,2.(多选)(2018宿迁市期中)如图1所示，平行板电容器和恒定直流电源相连，箭头表示电流方向.下列说法正确的有 A.电容器正在充电 B.电容器正在放电 C.电容器两板间距离一定正在变大 D.电容器两板间距离可能正在变小,图1,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,解析 平行板电容器和恒定直流电源相连，电容器两端电压不变，箭头表示电流方向，则电容器正在充电，故A正确，B错误； 电容器正在充电，电容器两板所带电荷量增大，电容器的电容增大，所以电容器两板间距离可能正在变小，故D正确，C错误.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,3.(多选)一个电容器的规格是100 F、25 V，对这两个数据的理解正确的是 A.这个电容器只有加上25 V电压时，电容才是100 F B.这个电容器储存的电荷量一定为2.5103 C C.这个电容器所加电压不能高于25 V D.这个电容器所加电压可以低于25 V，但电容不变，总是100 F(电容器本身不 发生变化),1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,考点二 电容的计算 4.一个电容器带电荷量为Q时，两极板间电压为U，若使其带电荷量增加4.0107 C时，它两极板间的电势差增加20 V，则它的电容为 A.1.0108 F B.2.0108 F C.4.0108 F D.8.0108 F,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,5.如图2所示，为某一电容器中所带电荷量和两端电压之间的关系图线，若将该电容器两端的电压从 40 V降低到36 V，对电容器来说正确的是 A.是充电过程 B.是放电过程 C.该电容器的电容为5102 F D.该电容器的电荷量变化量为0.2 C,图2,解析 由QCU知，U降低，Q减小，故为放电过程，A错，B对；,QCU51034 C0.02 C，D错.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,考点三 电容器的动态分析 6.(2018北京卷)研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图3所示.下列说法正确的是 A.实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，能使电容 器带电 B.实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角 变小 C.实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大 D.实验中，只增加极板带电荷量，静电计指针的张角变大，表明电容增大,图3,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,解析 实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，由于静电感应，在b板上将感应出异种电荷，A正确；,实验中，只增加极板带电荷量，,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,7.平行板电容器充电后断开电源，将其中一块金属板沿远离另一极板的方向平移一小段距离.下列表示此过程中电容器两极板间电场强度E随两极板间距离d的变化关系图象正确的是,解析 由于平行板电容器充电后断开电源，电容器所带电荷量保持不变，两极板间电场强度E E不随两极板间距离d的变化而变化，C正确，A、B、D错误.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,8.(多选)(2018宿迁市期末)如图4所示，竖直放置的平行板电容器与定值电阻R、电源E相连，用绝缘细线将带电小球q悬挂在极板间，闭合开关 S后细线与竖直方向夹角为.则有 A.保持开关S闭合，将A板向右平移，不变 B.保持开关S闭合，将A板向左平移，变小 C.断开开关S，将A板向右平移，不变 D.断开开关S，将A板向右平移，变小,图4,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,解析 保持开关S闭合，电容器两端的电势差不变，将A板向右平移，d减小，则电场强度增大，带电小球所受电场力增大，根据共点力平衡条件知，角变大，反之向左平移A板，角变小，A错误，B正确；,故电场强度大小与两极板间的距离无关，故移动A板电场强度不变，角不变，C正确，D错误.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,9.(多选)(2018烟台市期末)如图5所示，两块水平放置的平行正对的金属板a、b分别与电池两极相连，开始时开关S闭合，发现在距两板距离相等的P点有一个带电液滴处于静止状态，然后断开开关，并将b板向下平移一小段距离，稳定后，下列说法中正确的是 A.液滴将加速向下运动 B.液滴将保持不动 C.P点电势升高，液滴在P点时电势能减小 D.P点电势升高，液滴在P点时电势能增大,图5,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,由PUPbEdPb知，因dPb增大，所以P升高，液滴带负电，故液滴在P点的电势能减小，C正确，D错误.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,10.(2018启东中学高一下期末)利用电容传感器可检测矿井渗水，及时发出安全警报，从而避免事故的发生.如图6所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测矿井中液面高低的仪器原理图，A为固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体(矿井中含有杂质的水)，A、C构成电容器，已知灵敏电流表G的指针偏转方向与电流方向的关系为电流从哪侧流入电流表则电流表指针向哪侧偏转，若矿井渗水(导电液体深度h增大)，则电流表 A.指针向右偏转，A、C构成的电容器充电 B.指针向左偏转，A、C构成的电容器充电 C.指针向右偏转，A、C构成的电容器放电 D.指针向左偏转，A、C构成的电容器放电,图6,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,考点四 静电的利用和防止 11.(多选)下列哪些做法属于防止静电危害的措施 A.飞机轮胎用导电橡胶制成 B.静电植绒在纺织业得到很广泛的应用 C.在很高的建筑物顶端装上避雷针 D.做静电实验时，实验室要通气，以避免空气中有过多的二氧化碳、水蒸气或 各种离子,解析 防止静电危害的措施是多样的，可以控制静电不产生或少产生，若不可回避地产生了静电还可以采取导电的方式防止聚集.B属于静电的利用，A、C、D都是防止静电危害的措施.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,12.(多选)某静电除尘器工作时内部电场线分布的俯视图如图7，带负电粉尘被吸附时由b点运动到a点，以下说法正确的是 A.该电场是匀强电场 B.a点电势高于b点电势 C.电场力对粉尘做正功 D.粉尘的电势能增大,图7,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,解析 该电场的电场线疏密不均匀，所以不是匀强电场，故A错误； 沿着电场线方向电势降低，所以a点电势高于b点电势，故B正确； 带负电粉尘受电场力向右，由b点运动到a点，电场力对粉尘做正功，电势能减小，故C正确，D错误.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,二、非选择题 13.如图8所示，一平行板电容器接在U12 V的直流电源上，电容C3.01010 F，两极板间距离d1.20103 m，g取10 m/s2，求： (1)该电容器所带电荷量.,图8,答案 3.6109 C,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,(2)若板间有一带电微粒，其质量m2.0103 kg，恰在板间处于静止状态，则该微粒带电荷量为多少？带何种电荷？,答案 2.0106 C 负电荷,解析 带电微粒恰