高中物理 第1章 第8节 电容器的电容课件 新人教版选修31.ppt

第一章静电场 同步导学方案 课后强化演练 第8节电容器的电容 电容器1 电容器的功能和构造 1 功能 储存电荷和电能的元件 2 构造 两个彼此绝缘又互相靠近的导体组成一个电容器 3 平行板电容器 两块彼此隔开平行放置的金属板构成的最简单的电容器 两块金属板称为电容器的两极 4 电容器的电荷量 电容器工作时 它的两块金属板的相对表面总是分别带上等量异种电荷 q和 q 任意一块极板所带电荷量的绝对值 叫做电容器的电荷量 2 电容器的充电和放电 1 充电 电源使电容器的两极板带上等量异种电荷的过程 如图甲 2 放电 用导线将充好电的电容器的两极板相连 使两极板的异种电荷中和的过程 如图乙 3 电容器充放电时的能量转化 充电后 电容器储存了电能 放电时 储存的电能释放出来 转化为其他形式的能 将电容器的两极板分别与电源的正 负极相连 两个极板就分别带上了等量的异种电荷 同学们往往会有两种错误认识 有些同学认为电容器的带电量是两个极板所带电量的代数和 有些同学认为是两个极板所带电量的绝对值的代数和 辨析 所谓电容器所带的电量是指每一个极板所带电荷量的绝对值 不能理解为电容器所带电荷的总量 电容 电容器和电容的比较电容器是盛放电荷的一种容器 电容是描述这种容器盛放电荷本领大小的一个物理量 如果把电容器比作水缸 则电容就是这个水缸的横截面积 水缸的横截面积越大 水缸容纳水的本领就越大 平行板电容器1 平行板电容器 1 基本结构 由两块彼此绝缘 互相靠近的平行金属板组成 是最简单的 也是最基本的电容器 2 板间电场 板间 除边缘外 形成匀强电场 电场强度大小为e u d 方向垂直极板平面 2 平行板电容器的电容大小的决定因素探究 1 方法 采取控制变量法 在电容器带电荷量q不变的情况下 只改变电容器的极板正对面积s 板间距离d 板间电介质 r中的一个量 2 静电计电势差的意义 由于静电计的金属球与其中一个极板相连 两者电势相等 静电计的金属外壳与另一个极板相连 或同时接地 两者电势相等 所以静电计的电势差实质上也反映了电容器两极板间的电势差的大小 5 平行板电容器的两类问题的分析方法 1 平行板电容器连接在电源两端 电容器的d s r发生变化时 将引起c q u e变化 条件 如图所示 s闭合 电容器与电源保持连接 两极板间的电势差u保持不变 2 如图所示 平行板电容器充电后 切断与电源的连接 电容器的d s r发生变化时 将引起电容的c q u e怎样变化 条件 电容器充电后与电源断开 极板上所带电荷量保持不变 常见的电容器1 电容器的种类 1 按电容是否可变 固定电容器 固定电容器的电容是固定不变的 如聚苯乙烯电容器和电解电容器 可变电容器 是一种可以改变电容大小的电容器 通常由两组铝片组成 其中一组固定不动的叫定片 另一组可以转动的叫动片 转动动片时 两组铝片的正对面积发生变化 电容就随着改变 可变电容器的绝缘物质通常为空气或塑料介质 2 按照电介质不同有纸介电容器 陶瓷电容器和电解电容器等 3 击穿电压和额定电压 1 击穿电压 加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度 超过这个限度 电介质将被击穿 电容器损坏 这个极限电压称为击穿电压 2 额定电压 电容器长期工作时所能承受的电压 电容器外壳上标的就是额定电压 它比击穿电压要低 1 电容器两板间所加的电压不能超过额定电压 2 电容器的额定电压略小于击穿电压 关于电容器电容的理解和辨析 答案 150 f4 5 10 4c150 f 下列关于电容器和电容的说法中 错误的是 a 电容器m的体积比n大 说明m的电容一定比n的大b 对于确定的电容器 其带的电荷量与两板间的电压 小于击穿电压且不为零 成正比c 无论电容器的电压如何变化 小于击穿电压且不为零 它所带的电荷量与电压比值恒定不变d 电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量 其大小与加在两板上的电压无关 解析 答案 a 关于平行板电容器的两类典型问题的求解方法两块大小 形状完全相同的金属平板平行放置 构成一平行板电容器 与它相连接的电路如图所示 接通开关s 电源即给电容器充电 则 a 保持s接通 减小两极板间的距离 则两极板间电场的电场强度减小b 保持s接通 在两极板间插入一块介质 则极板上的电荷量增大c 断开s 减小两极板间的距离 则两极板间的电势差减小d 断开s 在两极板间插入一块介质 则两极板间的电势差增大 解析 答案 bc 如图所示 用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极之间的电势差u 现使b板带电 则下列判断正确的是 a 增大两极板之间的距离 指针张角变大b 将a板稍微上移 静电计指针张角将变大c 若将玻璃板插入两板之间 则静电计指针张角变大d 若将a板拿走 则静电计指针张角变为零 答案 ab 电容器的充放电问题的分析方法如图所示 是一个由电池 电阻r与平行板电容器组成的串联电路 在增大电容器两极板间距离的过程中 a 电阻r中没有电流b 电容器的电容变小c 电阻r中有从a流向b的电流d 电阻r中有从b流向a的电流 答案 bc 2013 武汉六校联考 如图所示 电源电压恒定 则接通开关s的瞬间 通过电阻r的电流方向是从 到 平行板电容器充电稳定后 在将两板间距离增大的过程中 通过r的电流方向是从 到 如果电容器充电平衡后 先断开开关s 再将两板间距离增大 在此过程中 r上 填 有 或 无 电流通过 答案 abba无 关于平行板电容器的综合问题如图所示 一平行板电容器跟一电源相接 当s闭合时 平行板电容器极板a b间的一带电液滴恰好静止 若将两板间距离增大为原来的两倍 那么液滴的运动状态如何变化 若先将s断开 再将两板间距离增大为原来的两倍 液滴的运动状态又将如何变化 答案 见解析 方法总结 平行板电容器之间的电场为匀强电场 带电体可以在内部处于平衡状态 也可以做匀变速直线 曲线运动 所以平行板电容器很容易与牛顿定律 运动学方程联合考查 同时 电场力做功又会引起带电体的电势能变化 所以又有必要分析平行板电容器内部的电势或电势差 有的甚至需用功能关系求解 1 下列说法正确的是 a 任何两个靠得很近的导体都能构成电容器 与是否带电无关b 电容器是盛放电荷和电能的仪器 只有带电的电容才能称为电容器c 电容器的带电荷量为2c 说明每个极板的带电荷量为1cd 电容器的带电荷量为2c 说明每个极板的带电荷量的绝对值均为2c 解析 两导体靠得很近 且相互绝缘才是电容器 故a错 是否为电容器与是否盛放电荷无关 故b错 电容器所带的电荷量是一个极板所带电量的绝对值 c错 d对 答案 d 2 2013 广州高二检测 如图所示 四个图象描述了对给定的电容器充电时 电容器电量q 电压u和电容c三者的关系 正确的图象有 解析 电容器电容的大小是由其本身因素决定的 与电压u及电量q无关 故a b错 d对 由公式q cu可知 电量q与电压u成正比 故c对 正确答案为c d 答案 cd 3 某电容器上标有 1 5 f 9v 的字样 则 a 该电容器所带电荷量不能超过1 5 10 6cb 该电容器所加电压不能超过9vc 该电容器击穿电压为9vd 当给该电容器加4 5v的电压时 它的电容值变为0 75 f 解析 该标示值为电容器电容和能允许加的最大电压 加在该电容器上的电压超过9v就会击穿它 能够给电容器充的最大电荷量为q cum 1 5 10 6 9c 1 35 10 5c 电容器电容与所加电压无关 因此当给电容器加4 5v的电压时 其电容值仍为1 5 f 故b正确 答案 b 4 2012 高考海南单科 将平行板电容器两极板之间的距离 电压 电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d u e和q表示 下列说法正确的是 a 保持u不变 将d变为原来的两倍 则e变为原来的一半b