高中物理 第一章 静电场 第6节 电容器和电容第7节 静电的应用及危害课件 教科版选修31.ppt

第6节电容器和电容第7节静电的应用及危害 课堂探究 自主学习 达标测评 自主学习课前预习 感悟新知 目标导航 教师参考 重点 电容的定义 平行板电容器的电容难点 有关平行板电容器的讨论 教材梳理 一 电容器1 定义 任何两个彼此又互相的导体都可以看成一个电容器 2 平行板电容器 由两块彼此平行放置的金属板构成 3 电荷量 任意一块极板所带电荷量的 4 充 放电 使电容器的两极板带上电荷的过程叫做电容器充电 两极板的异种电荷的过程叫做电容器放电 绝缘 靠近 隔开 绝对值 等量异种 中和 想一想照相机的闪光灯是通过电容供电的 拍照前先对电容器充电 拍照时电容器瞬间放电 闪光灯发出耀眼的白光 拍照前 后的充电过程和放电过程 能量发生怎样的变化 答案 拍照前的充电过程由电源获得的电能储存在电容器中 拍照后的放电过程 两极板间的电场能转化为其他形式的能量 二 电容器的电容1 意义 描述电容器能力的物理量 储存电荷 2 定义式 c 数值上等于两极板间的电势差为时 电容器所带的 1v 电荷量 3 单位 国际单位制中为法拉 法 符号是 较小的单位有微法 f 和皮法 pf 1 f f 1pf f f f 10 6 10 6 10 12 想一想储存电荷多的电容器 是不是容纳电荷的本领就一定强呢 为什么 答案 不一定 由c 可知 只有在相同电压下储存电荷多的电容器容纳电荷的本领才强 三 平行板电容器的电容平行板电容器的两板之间的正对面积s越大 电容c 板间距离d越大 电容c则 插入电介质后电容c 越大 越小 增大 议一议教材图1 6 5中为什么通过静电计指针偏角的变化 就能得知两极板间电势差的变化 答案 静电计金属球与电容器正极板相连接 它们的电势相同 静电计的外壳与电容器负极板相连接 它们的电势也相同 静电计指针的偏角反映了金属球与外壳之间的电势差 也就表示了电容器正 负极板间的电势差 四 静电的应用与静电危害的防止1 静电的应用 静电喷涂 静电除尘器 静电复印机 等 2 静电危害 1 雷击 2 静电火花引起爆炸和火灾 3 静电放电造成电磁干扰 4 静电放电击穿电路 3 静电危害的防止 1 要尽快导走 避免静电积累 2 调节空气的 3 保持良好的通风 消除静电火花的条件 静电屏蔽 激光打印机 多余电荷 湿度 引爆 想一想为什么在油罐车的下部拖一条铁链 答案 油罐车下部的铁链是车的一条接地线 可以把多余的电荷引入大地 避免静电积累 1 电容器放电的过程就是两极板电荷中和的过程 2 电容器所带的电荷量q是指电容器的一个极板上所带电荷量的绝对值 3 将电介质插入平行板电容器时 电容器的电容将变小 4 平行板电容器所带电荷量为零时 电容为零 5 人造纤维的导电性好 容易导走静电 留下灰尘 思考判断 答案 1 2 3 4 5 要点一对电容器电容的理解 课堂探究核心导学 要点探究 问题导学 电容c与其电荷量q成正比 与极板间电压u成反比的说法是否正确 为什么 答案 不正确 c 是电容的定义式 电容c由电容器自身决定 与其电荷量q 极板间电压u无关 要点归纳 1 电容由电容器本身的构造决定电容器的电容是反映电容器储存电荷本领的物理量 用比值c 来定义 但它却是由电容器自身的构造决定的 与所带电荷量q和所加电压u无关 即使电容器不带电 其电容仍然存在 并且是一个确定的值 例1 有一充电的平行板电容器 两极板间电压为3v 现使它的电荷量减少3 10 4c 于是电容器两极板间的电压降为原来的 此电容器的电容是多大 若电容器极板上的电荷量全部放掉 电容器的电容是多大 答案 150 f150 f 误区警示求解电容器的电容的两点注意 教师备用 例1 1 一个电容器所带的电荷量为4 10 8c 两极板间的电压是2v 那么这个电容器的电容是多少 如果电容器的电荷量减少了1 10 8c 则板间电压变为多少 答案 2 10 8f1 5v 针对训练1 1 一个平行板电容器 使它每板电荷量从q1 3 10 5c增加到q2 3 6 10 5c时 两板间的电势差从u1 10v增加到u2 u2是多大 这个电容器的电容是多大 如要使两极板电势差从u1 10v降为u2 6v 则每板需减少多少电荷量 答案 12v3 f1 2 10 5c 要点二平行板电容器两类动态问题 问题导学 平行板电容器动态问题的分析依据是什么 要点归纳 平行板电容器的两类常见问题 例2 多选 用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差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 则静电计指针张角变大b 将a板稍微上移 则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 ab 方法技巧平行板电容器动态变化问题的分析技巧 教师备用 例2 1 多选 如图所示 平行板电容器在充电后不切断电源 此时板间有一带电尘粒恰能在电场中静止 当正对的平行板水平左右错开一些时 下列说法正确的是 a 电容器两板间电压不变b 带电尘粒将向上运动c 电容器的电容减小d 通过电阻r的电流方向为b到a 解析 平行板左右错开一些时 正对面积s减小 电容c变小 两板间电压不变 选项a c正确 板间场强不变 带电尘粒仍静止 选项b错误 由q cu知 q变小 电容器放电 r中电流方向为a到b 选项d错误 ac 针对训练2 1 多选 一平行金属板电容器 充电后与电源断开 负极板接地 在两极板间有一个正电荷固定在p点 如图 以e表示两极板间的场强 u表示两极板间的电压 w表示电荷在p点的电势能 若保持负极板不动 将正极板移到图中虚线所示的位置 则 a u变小 e不变b u变小 w不变c e变大 w变大d u不变 w不变 ab 要点三静电的应用与静电危害的防止 问题导学 静电应用的基本原理是什么 答案 异性电荷相吸引 使带电的物质微粒在电荷所产生的力的作用下 奔向并吸附到电极上 要点归纳 1 静电危害产生的主要原因静电危害起因于电场力和静电火花 静电危害中最严重的静电放电引起可燃物的起火和爆炸 2 防止静电危害的主要方法与途径 1 尽量减少静电的产生 常用的方法是增大空气的湿度 2 尽快把静电导走 防止静电积累 常用的最简单办法是接地 解析 由题知静电场的方向水平向左 带正电的矿粉受向左的静电力 落在左侧 选项a错误 无论带正电的矿粉还是带负电的矿粉 静电力均做正功 电势能都减小 故b d选项正确 c选项错误 例3 多选 如图是某种静电矿料分选器的原理示意图 带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后 分落在收集板中央的两侧 对矿粉分离的过程 下列表述正确的有 bd a 带正电的矿粉落在右侧b 静电力对矿粉做正功c 带负电的矿粉电势能变大d 带正电的矿粉电势能变小 教师备用 例3 1 如图所示是静电除尘原理示意图 a为金属管 b为金属丝 在a b之间加上直流高压电源 使b附近的空气分子被强电场电离为电子和正离子 电子在向a运动过程中被烟气中的煤粉俘获 使煤粉带负电 最终被吸附到a上 排出的烟就比较清洁了 有关静电除尘的装置 下列说法中正确的是 金属管a应接高压电源的正极 金属丝b接负极 金属管a应接高压电源的负极 金属丝b接正极 c为烟气的进气口 d为排气口 d为烟气的进气口 c为排气口 a b c d a 解析 电子在向a运动过程中被烟气中的煤粉俘获并最终被吸附到a上 因此a接高压电源正极 b接负极 正确 烟气的进气口在下 排气口在上 故 正确 故选项a正确 针对训练3 1 为了防止静电的危害 应尽快把产生的静电导走 下列措施中不是防止静电危害的是 a 油罐车装一条拖地的铁链b 电工钳柄上套有绝缘胶套c 飞机轮上装搭地线d 印刷车间中保持适当的湿度 解析 电工钳柄上套有绝缘胶套是利用绝缘体不导电的原理 故选b b 达标测评随堂演练 检测效果 1 电容器a的电容比电容器b的电容大 这表明 a a所带的电荷量比b多b a比b能容纳更多的电荷量c a的体积比b的体积大d 两电容器的电压都改变1v时 a的电荷量变化比b的大 d 解析 电容是电容器的固有属性 由电容器本身的构造决定 电容描述了电容器容纳电荷的本领 电容器两板间的电压每改变1v所改变电荷量的多少 而不表示容纳电荷的多少或带电荷量的多少 因此 选项a b c都错误 d正确 解析 选项a d均是防止静电 b是防止漏电 一般不是防止静电的 选项c才是应用静电 2 下列哪些现象属于静电的应用 a 油罐车上有一根拖地的链条b 家用电器上的插头使用三头的 其中一头用于接地c 空气静电净化器d 在高大建筑物上安装避雷针 c 3 多选 如图所示是描述对给定的电容器充电时其电荷量q 电压u 电容c之间相互关系的图像 其中正确的是 cd 解析 对于给定电容器的电容是由电容器本身决定的 与电容器的带电荷量q的大小和两极板间的电压u的大小无关 不能认为c与q成正比 与u成反比 故选项d正确 a b错误 而c图表示电容器所带的电荷量与极板间的电压成正比 其比值即电容器的电容不变 故选项c正确 4 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