高中物理 第一章 静电场《电容器的电容》学案 新人教版选修31.doc

1.8电容器的电容学案【课标要求】1.知道什么是电容器以及常用的电容器。2.理解电容器的电容概念及其定义，并能用来进行有关的计算。3.知道公式及其含义，知道平行板电容器的电容与哪些因素有关。4.会对平行板电容器问题的动态分析。【课前预习】一、电容器1、生活中的电容如右图所示，各种各样的电容器，你知道它们的作用吗？你能举出生活中应用电容的几个实例吗？2、电容器（1）电容器的构成在两个相互靠近的平行金属板中间夹上一层_，就构成了一个平行板电容器，任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，即可构成一个_。（2）电容器的充电放电充电：电容器两板分别接在电源两端，两板带上_电荷的过程，在充电过程中，电路中有短暂的_，充电过程中由电源获得的电能储存在电容中，称为电场能。放电：充了电的电容器的两极板用导线连接，使两极板上正、负电荷 _的过程。在放电过程中，电路中有短暂的_，放电后，两极板间不存在电场，电场能转化为其他形式的能。说明：当电容器与电源相连时其两板间的电势差不变，当与电源断开时其电量不变。二、电容1、电容器所带电荷量：是指_个极板所带电荷量的_。2、电容思考：实验表明电容器所带电荷量与其两板的电势差成正比，甲电容器两板各带2 c电量，板间电压为2000 v，乙电容器两板各带3 c电量，板间电压为2000 v，谁容纳电荷的能力大呢？（甲容纳电荷的本领大）结论：电容：电容器所带_与电容器两极板间的_的比值。可用电容器的电容来描述电容器容纳电荷的本领。表达式：c在国际制单位中，电容的单位是法拉，符号是f，1f=f=pf。其含义是当电容器带1c的电量时两板间的电势差为1v。思考： c由q、u决定吗？（不是，它们仅是数量上的关系式） 3、电容的决定因素在课本第30页的演示实验说明了，当保持q和d不变时，电容c随正对面积s的_而_；当保持q和s不变时，电容c随板间距离d_而_；当保持q、d和s不变时，在板间放入不同的电介质其电容不同。理论分析表明：影响平行板电容器的电容有关的因素：_、_和_。其表达式为c=_，当电容器内没有电介质时，c=_。说明：其中为相对介电常数，它是与电介质的性质有关。由于空气的介电常数接近1，故可忽略空气对电容的影响。4、常用电容器（1）固定电容器：电容是不变的，用符号_表示。（2）可变电容器：电容是可变的，用符号 _ 表示。（3）电容器的两个重要参数：额定电压；击穿电压，【探究与生成】例1：有一充电的平行板电容器，两板间电压为3 v，使它的电荷量减少，于是电容器两极板间的电压降低，此电容器的电容量 f，电容器原来的带电荷量是 _c，若把电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容量是 f【分析与解】电容器两极板间电势差的变化量为，由有设电容器原来带电荷量为q，则电容器的电容是由电容器本身因素决定的，与是否带电、带多少电荷量无关，所以电容器放掉全部电荷后，电容仍然是150f【拓展与分享】电容的大小等于电容器所带的电量跟电容器两极间电势差的比值。可以证明：电容的大小也等于电容器带电量的改变量q跟对应的两极间电势差的改变量u的比值。即。例2：当一个电容器所带电荷量为q时，两极板间的电势差为u，如果所带电荷量增大为2q，则 ( ) a电容器的电容增大为原来的2倍，两极板间电势差保持不变b电容器的电容减小为原来的倍，两极板间电势差保持不变 c电容器的电容保持不变，两极板间电势差增大为原来的2倍d电容器的电容保持不变，两极板间电势差减少为原来的倍【分析与解】本题考查对电容器电容定义式的理解，应明确：对某一电容器而言，其电容的大小，决定于它的结构，与其所带的电荷量及两极板间的电势差无关由于电容器的内部结构不变，故其电容也不变由电容的定义式可知，当所带的电荷量增大为2q时，两极板间的电压也相应增大为2u，故本题应选c【拓展与分享】 电容器的电容是用比值法定义的，本章中学过的用比值法定义的物理量还有：电场强度、电势差，以前学过的用比值法定义的物理量有：压强、密度等从中了解在物理学中是怎样来表征事物的某一特性或属性的例3：连接在电池两极上的平行板电容器，当两极板间的距离减小时，则（ ）a电容器的电容c变大b电容器极板的带电荷量q变大c电容器两极板间的电势差u变大d电容器两极板间的电场强度e变大【分析与解】这是一道考查对电容器的有关物理量理解的问题平行板电容器的电容，当两极板间的距离d减小时，c增大，由于两极板连接在电池两极上，则两极板间的电势差u保持不变，电容器所带电荷量变大，两极板间的电场强度变大选项a、b、d正确变式训练平行板电容器充电后与电池断开，若把两板间的距离增大，则（ ）a、电容器的电容减小 b、电容器两极板间的电压将减小a、 电容器所带电量将减小 d、电容器两极板间的电场强度不变答案ad【总结】求解平行板电容器动态变化问题时，首先要分清什么量在变、什么量不在变。这里有两点必须注意：（）保持电容器和电源连接时，u不变；（）电容器充电后跟电源脱开时，q不变。【课堂练习】1下列关于电容器和电容的说法中，正确的是 ( )a根据可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，跟两板间的电压成反比 b对于确定的电容器，其所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图12如图1所示，在开关s闭合时，质量为m的带电液滴处于静止状态，那么，下列判断正确的是 ( )a开关s断开，极板上电荷量将减小，电压降低b开关s断开，极板间距离减小，则极板上电荷量减小c开关s断开极板间距离减小，则极板间的电压减小d开关s断开，极板间距离减小，则带电液滴向下运动3如图2中，是描述电容c、带电荷量q、电势差u之间的相互关系的图线，对于给定的电容器，关系正确的是 ( )图21.8电容器的电容练案a组1电容器a的电容比电容器b的电容大，这表明 ( )aa所带的电荷量比b多ba比b有更大的容纳电荷的本领ca的体积比b大d两电容器的电压都改变1 v时，a的电荷量改变比b的大图32如图3所示，先接通s使电容器充电，然后断开s当增大两极板间距离时，电容器所带电荷量q、电容c、两板间电势差u，电容器两极板间场强e的变化情况是 ( )aq变小，c不变，u不变，e变小bq变小，c变小，u不变，e不变cq不变，c变小，u变大，e不变dq不变，c变小，u变小，e变小3平行金属板a、b组成的电容器，充电后与静电计相连，如图4，要使静电计指针张角变大下列措施中可行的是 ( )aa板向上移动图4bb板向右移动ca、b之间插入电介质d使两板带的电荷量减小图54如图5所示，a、b是平行板电容器的两个极板，b板接地，a板带有电荷量+q，板间电场中有一固定点p，若将b板固定，a板下移一些；或者将a板固定，b板上移一些，在这两种情况下，以下说法中正确的是 ( )aa板下移时，p点的电场强度不变，p点电势不变ba板下移时，p点的电场强度不变，p点电势升高cb板上移时，p点的电场强度不变，p点电势降低db板上移时，p点的电场强度减小，p点电势降低 b组（拓展与分享练）1一个平行板电容器，当其电荷量增加时，两板间的电压升高，则此电容器的电容c f若两板间电压为35 v，此时电容器的带电荷量q c.图62平行板电容器两板间距为4cm，带电，板间电场强度为，则其电容c f，若保持其他条件不变而使两板正对面积减为原来的，则其电容变为 10如图6所示，平行放置的金屑板a、b组成一只平行板电容器，对以下两种情况：(1)保持开关s闭合，使a板向右平移错开一些；(2)s闭合后再断开，然后使a板向上平移拉开些讨论电容器两扳间的电势差u、电荷量q、板间场强e的变化情况图73如图7中下列几种电路情况中有无电流?若有电流，电阻r上电流方向如何?合上开关s瞬间；合上s后又将电容器c的两板距离增大【参考答案】【课前预习】2、（1）电介质， 电容器。（2）等量异号 充电电流，中和 放电电流