高中物理 第一章 电场电流 第三节 生活中的静电现象 第四节 电容器课件 新人教版选修11.ppt

理解教材新知 第一章电场电流 随堂基础巩固 课时跟踪训练 知识点一 知识点二 把握热点考向 考向一 考向二 应用创新演练 第三 四节生活中的静电现象电容器 知识点三 考向三 1 火花放电是最常见的放电现象 生活中常用接地放电的方式 避雷针是利用尖端放电的原理 导体尖端的电荷特别密集 电场特别强 2 电容器是储存电荷的装置 两个正对的平行金属板中央夹上一层绝缘介质 就是最简单电容器 平行板电容器 3 把电容器的两极板与电源正负极相连 使两极板分别带上等量异种电荷的过程叫做电容器的充电 4 电容器的电容反映了电容器容纳电荷的能力 其单位是法拉 简称法 电容器极板的正对面积越大 极板间距越小电容就越大 电容器的电容还受极板间电介质的影响 自学教材 1 放电现象 1 是最常见的放电现象 2 为了防止电荷在导体上过量聚集 常常用导线把带电导体与连接起来 进行接地放电 运输汽油等易燃易爆物品的车辆后拖一条铁链 飞机轮胎用导电橡胶制成都是具体的应用 火花放电 大地 2 雷电和避雷 1 导体尖锐部位的电荷特别 尖端附近的电场就特别 会产生尖端放电 2 高压电气设备的金属元件 表面要很光滑 就是为了避免因尖端放电而造成电能损失或造成事故 密集 强 3 避雷针利用了的原理 建筑物安装了避雷针 遇到雷雨时 在避雷针上产生的会通过针尖放出 逐渐云中的电荷 保护建筑物 使其免遭雷击 4 雷电对人类生活也会产生益处 闪电会给大地带来氮肥 会产生保护地球上生物的臭氧 尖端放电 感应电荷 中和 重点诠释 1 放电现象带电物体失去电荷的现象叫做放电 常见的放电现象有火花放电和接地放电 1 火花放电 当高压带电体与导体靠得很近时 强大的电场会使它们之间的空气瞬间电离 电荷通过电离的空气形成电流 由于电流特别大 产生大量的热 使空气发声发光 产生电火花 这种放电现象叫火花放电 2 接地放电 用导线把带电体与大地连接起来 使带电体通过导线向大地放电 这就是接地放电 接地放电可防止电荷在导体上过量聚集而产生火花放电 造成危害 2 避雷针的避雷原理 1 尖端放电 电荷在带电体表面的分布是不均匀的 突出的位置电荷比较密集 平坦的位置电荷比较稀疏 因此导体尖锐部位的电荷特别密集 尖端附近的电场就特别强 会产生尖端放电 尖端放电跟电荷在导体表面的分布有关 2 避雷针的避雷原理 带电云层靠近高大建筑物时 由于受云层产生的电场的作用 与带电云层所带电荷电性相同的电荷被排斥而流入大地 建筑物上留下了与带电云层所带电荷电性相反的电荷 当电荷累积到足够多时 会发生强烈的放电即雷击现象 当建筑物上安装了避雷针时 在避雷针上产生的感应电荷不能够大量累积 它会通过针尖逐渐放出 缓慢地中和云层所带的电荷 有效避免了强烈的放电即雷击现象 保护了建筑物 1 避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是 a 云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地b 避雷针的尖端向云层放电 中和了云层中的电荷c 云层与避雷针发生摩擦 避雷针上产生的电荷被导入大地d 以上说法都不对 解析 带电荷的云层靠近避雷针时 在避雷针尖端感应出与云层相反的电荷 达到一定程度后就向空中放电 中和云层中的电荷 从而避免建筑物遭受雷击 答案 b 自学教材 1 静电应用静电除尘器圆筒的外壁连到高压电源的 中间的金属丝连到 圆筒中气体分子中的和带正电的部分由于受到方向相反的强大的静电力而分离 这个现象叫做 分离 粉尘吸附了电子而带负电 飞向 最 正极 负极 电子 筒壁 后在重力的作用下落在筒底 此外 人们还可利用带电微粒在异种电荷作用下发生定向运动而进行静电植绒 静电喷漆 静电复印等 2 静电防止雷雨天气里 不要靠近高大建筑物或大树 以免发生感应带电而造成意外伤亡 油罐车尾部安装一条拖在地上的铁链 以免车体运动时产生的静电发生放电现象而引起火灾或对人体产生伤害 重点诠释 静电除尘原理分析静电除尘的基本原理是让粉尘带电 在电场力作用下奔向并吸附到壁上 图1 3 1是静电除尘器的原理示意图 除尘器由金属管a和悬在管中的金属丝b组成 a接高压电源的正极 b接高压电源的负极 图1 3 1 它们之间有很强的电场 而且距b越近 场强越大 b附近的空气中的气体分子被强电场电离 成为电子和正离子 正离子被吸到b上 得到电子 又成为分子 电子在向着正极a运动的过程中 遇到烟气中的煤粉 使煤粉带负电 吸附到正极a上 最后在重力的作用下落入下面的漏斗中 2 下列有关生活中的静电 有利的是 有害的是 a 静电除尘b 静电喷涂c 静电复印d 雷雨天高大树木下避雨e 电视荧屏上常有一层灰尘 解析 静电除尘 静电喷涂 静电复印都是课本中提到的静电利用的例子 所以有利的选abc 雷雨天由于云中电荷的作用 高大树木会出现尖端放电 与云中电荷中和而产生强烈的放电现象 所以在高大树木下避雨易遭雷击 电视荧屏上的灰尘是静电所致 使画面模糊 所以有害的选de 答案 abcde 自学教材 1 电容器 1 是最早出现的电容器 电容器是电荷的装置 莱顿瓶 储存 2 在两个正对的平行金属板中间夹上一层绝缘物质就形成一个最简单的电容器 叫做电容器 两个金属板是电容器的两个 实际上 两个又互相靠近的导体 都可以组成一个电容器 平行板 极板 彼此绝缘 3 使电容器的两个极板分别带上等量异种电荷的过程叫做电容器的 2 电容器的电容 1 电容的国际单位 简称 符号f 2 1 f f 1pf f 充电 法拉 法 10 6 10 12 重点诠释 1 电容器电容的理解 1 物理意义 电容是表示电容器容纳 储存 电荷本领大小的物理量 在电压相同的情况下 电容器极板上储存电荷量越多 表示电容器的电容越大 2 决定平行板电容器电容大小的物理量及其之间的关系 物理量 a 极板的正对面积 b 极板间的距离 c 极板间电介质的性质 关系 一般来说 电容器极板的正对面积越大 极板间距离越小 电容器的电容就越大 极板间电介质的性质也会影响电容器的电容 而电容的大小与带电荷量及两板间电压无关 3 电容器的电容决定于电容器的本身结构 与电容器是否充电 充电多少等无关 2 电容器的充放电过程 1 充电过程 电路如图1 3 2所示 图1 3 2 特点 有电流 电流方向为流入电容器正极板 电流由大到小 电容器所带电荷量增加 电容器两极板间电压升高 电容器两极板间电场强度增加 当电容器充电结束后 电容器所在电路中无电流 电容器两极板间电压与充电电压相等 2 放电过程 电路如图1 3 3所示 图1 3 3 特点 有电流 电流方向是从正极板流出 电流由大变小 电容器所带电荷量减少 电容器两极板间电压降低 电容器两极板间电场强度减弱 当电容器放电结束后 电路中无电流 电容器的放电过程实际上是正 负电荷中和的过程 3 下列关于电容器的叙述中正确的是 a 电容器是储存电荷和电能的容器 只有带电的容器才称为电容器b 任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体 都能组成电容器 而且跟这两个导体是否带电无关 c 电容器所带的电荷量是指单个极板所带电荷量的绝对值d 电容器充电过程是将其他形式的能转变成电容器的电能并储存起来 电容器放电过程是将电容器储存的电能转化为其他形式的能 解析 电容器是任何两个彼此绝缘而又互相靠近的导体组成的能够储存电荷和电能的装置 与是否带电无关 则a错 b正确 电容器充电时 将其他形式的能转化为电能储存起来 反之 放电过程是将它储存的电能转化为其他形式的能 故d都正确 由电容器的性质知c正确 综上所述答案为b c d 答案 bcd 例1 静电的应用有多种 如静电除尘 静电喷涂 静电植绒 静电复印等 它们依据的原理都是让带电的物质粒子在电场力作用下奔向并吸附到电极上 静电喷漆的原理如图1 3 4所示 则以下说法正确的是 图1 3 4 a 在喷枪喷嘴与被喷涂工件之间有一强电场b 涂料微粒一定带正电c 涂料微粒一定带负电d 涂料微粒可以带正电 也可以带负电 思路点拨 根据电荷间的相互作用特点结合题目中现象图分析 解析 静电喷涂的原理就是让带电的涂料微粒在强电场的作用下被吸附到工件上 而达到喷漆的目的 所以a正确 由题图知 待喷漆工件带正电 所以涂料微粒应带负电 c项正确 答案 ac 静电可以被人们利用 目前 静电的应用已有多种 如静电除尘 静电喷涂 静电植绒 静电复印等方面 但依据的物理原理几乎都是让带电的物质微粒在静电力作用下奔向并吸附到电极上 1 静电复印是静电应用的一种 其核心部件硒鼓表面镀硒 硒在没有被光照射时是很好的绝缘体 受到光照射立刻变成导体 工作时 先将硒鼓接地 并充电使其表面带上正电荷 然后通过光学系统的工作 将原稿上的字迹投影在硒鼓表面 如图1 3 5所示 硒鼓上的静电潜像是没有被光照射到的地方 即原稿字迹的影 则硒鼓表面带电情况是 图1 3 5 a 静电潜像部分将保持正电荷 其余部分正电荷被导走b 静电潜像部分将出现负电荷 其余部分正电荷被导走c 静电潜像部分正电荷被导走 其余部分将保持正电荷d 静电潜像部分正电荷被导走 其余部分将出现负电荷 解析 由题干知 静电潜像没有光照射 是绝缘体 正电荷仍将保持 其余部分成为导体 正电荷被导走 故选a 答案 a 例2 下列关于平行板电容器的说法中 不正确的是 a 增大两极板之间的距离 电容器的电容将增大b 将两极板平行错开 使其正对面积减小 电容器的电容将减小 c 在下极板的内表面放置一块与极板面积相同 厚度小于极板间距的铜板 电容将增大d 在下极板的内表面放置一块与极板面积相同 厚度小于极板间距的玻璃砖 电容将变化 解析 根据影响平行板电容器电容的因素 即可判断各选项 根据平行板电容器的电容与电容器结构的关系知 极板的正对面积越小 电容越小 极板之间的距离越大 电容越小 故a错误 b正确 在下极板的内表面放置铜板 实际是减小了两极板之间的距离 所以电容将增大 故c正确 在下极板的内表面放置玻璃砖 即改变了极板间的电介质 因极板之间电介质的性质也影响电容器的电容 所以d正确 故选a 答案 a 电容由电容器本身结构决定 取决于极板的正对面积 板间距离 电介质的性质 2 如图1 3 6所示是测定压力f的电容式传感器 待测压力f作用于可动膜片电极上的时候 膜片发生形变 使极板间距离d发生变化 引起电容c的变化 知道c的变化 就可以知道f的变化情况 图1 3 6 如果某次测量过程中 发现c在增大 说明待测压力f在 填 增大 减小 或 不变 解析 c增大 说明板间距离d在减小 故待测压力f增大 答案 增大 例3 如图1 3 7所示 闭合开关 电源对电容器充电 充电结束后 断开开关 用绝缘手柄增大电容器两极板之间的距离 则下列说法正确的是 图1 3 7 a 充电过程中 有从a到b的电流通过电阻b 充电过程中 有从b到a的电流通过电阻c 断开开关后 电容器上极板带负电d 断开开关后 电容器放电 极板上不再带电 思路点拨 根据充 放电的特点 结合题目中图示分析 同时要注意充电时电流流向正极板 解析 电源对电容器充电时 电路中有逆时针方向的电流 即有从b到a的电流通过电阻 使上 下极板分别带等量的正 负电荷 断开开关 电容器与电源断开 回路处在开路状态 所以电容器带电荷量不变 故电容器上