教科版选修31 第1章 6、7　电容器和电容 静电的应用及危害 学案.doc

6电容器和电容7静电的应用及危害学 习 目 标知 识 脉 络(教师用书独具)1.知道什么是电容器以及常见的电容器知道电容器充电和放电的含义.2.理解电容的概念及其定义式c，并能进行有关运算(重点、难点)3.知道平行板电容器的电容与哪些因素有关，了解公式c并能用其讨论分析有关问题(难点)4.了解静电现象，知道静电的应用和危害.自 主 预 习探 新 知知识梳理一、电容器电容1电容器：储存电荷和电能的元件任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体都可以看成一个电容器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，两个极板分别带上等量的异种电荷的过程，充电过程中，由电源获得的电能储存在电容器中(2)放电：用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷中和的过程，放电过程中，电场能转化为其他形式的能量3电容(1)定义：描述电容器储存电荷能力的物理量(2)公式：c，其中q指一个极板上带电荷量的绝对值. (3)单位：法拉，符号是f,1 f1 c/v,1 f106f1012pf.二、平行板电容器的电容常见电容器1平行板电容器(1)构成：由两个彼此绝缘又相互靠近的平行金属板组成(2)电容的决定因素电容与两板正对面积s成正比，与电介质的相对介电常数r成正比，与极板间距离d成反比(3)表达式：c，r为相对介电常数，真空时r1.其他电介质时r1.提醒：c适用于所有电容器；c仅适用于平行板电容器2常用电容器(1)分类：从构造上看，可以分为固定电容器和可变电容器两类(2)电容器的额定电压和击穿电压额定电压：电容器能够正常工作时的电压击穿电压：电介质被击穿时在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，则电容器就会损坏三、静电的应用及危害1静电的应用(1)静电喷涂的工作原理：设法使精细的油漆液滴飞离喷嘴时带上同种电荷，彼此排斥，并在电场力的作用下飞向作为电极的工件. (2)激光打印机的工作原理：利用正、负电荷互相吸引2静电的危害(1)雷雨云的雷鸣闪电给人类造成巨大损失(2)静电火花点燃易燃物质引起爆炸和火灾(3)静电放电引起电子设备的故障，造成电磁干扰(4)静电放电击穿集成电路和精密的电子元件，或促使元件老化，降低生产成品率(5)静电在工业中如电子工业、胶片和塑料工业、造纸印刷工业、纺织工业中都会产生危害3静电危害的防止(1)尽快导走多余电荷，避免静电积累(2)调节空气的湿度(3)在易燃、易爆气体和粉尘聚集的场所保持良好的通风基础自测1思考判断(1)给电容器充电的过程，电容器所带电荷量在增大()(2)电容器所带电荷量越大，电容器的电容越大()(3)电容器两板间电压越大，电容器的电容越大()(4)电解电容器接入电路时要注意其极性()(5)防止静电危害就要保持空气干燥()答案(1)(2)(3)(4)(5)2某电容器上标有“25 f450 v”字样，下列对该电容器的说法中正确的是 ()【导学号：12602065】a要使该电容器两极板之间电压增加1 v，所需电荷量为2.5105 cb要使该电容器带电荷量为1 c，两极板之间需加电压2.5105 vc该电容器能够容纳的电荷量最多为2.5105 cd该电容器能够承受的最大电压为450 va由电容器的定义式c可得c，所以qcu2.51051 c2.5105 c，a正确若q1 c，则u4104 v，b错误当电容器两极板间的电压为450 v时，电容器容纳的电荷量最多，qcu2.5105450 c1.125102 c，c错误.450 v是电容器的额定电压，低于击穿电压，d错误3对于静电喷漆的说法，下列正确的是 ()a当油漆从喷枪喷出时，油漆粒子带正电，物体也带正电，相互排斥而扩散开来b当油漆从喷枪喷出时，油漆粒子带负电，物体不带电，相互吸引而被物体吸附c从喷枪喷出的油漆粒子带正电，相互排斥而扩散开来，被吸附在带负电的物体上d因为油漆粒子相互排斥而扩散开来，所以静电喷漆虽喷漆均匀但浪费油漆c喷枪喷出的油漆粒子带正电，因相互排斥而散开，形成雾状，被喷涂的物体带负电，对雾状油漆产生引力，把油漆吸到表面，从而减少了浪费，所以只有c正确合 作 探 究攻 重 难对电容器的电容的理解及应用1电容由电容器本身的构造决定，与q、u无关由公式c知，影响平行板电容器电容大小的因素是电介质的相对介电常数r、电容器两极板的正对面积s和两极板间的距离d.2c与c的比较(1)c是电容的定义式，对某一电容器来说，qu但c不变，反映电容器容纳电荷本领的大小(2)c是平行板电容器电容的决定式，cr，cs，c，反映了影响平行板电容器电容大小的因素有一充电的电容器，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？思路点拨：电容器电容的定义式c中的q为电容器的带电荷量，是每一个极板上带电荷量的绝对值由定义式可得c，q表示带电荷量的变化量，u是电压的变化量解析由c可得cf1.5104 f.电容器电压降为2 v时，电容不变，仍为1.5104 f.此时电荷量为qcu1.51042 c3104 c.答案1.5104 f1.5104 f3104c公式c是定义式，跟其他比值定义物理量一样，是一种检测该物理量的方法或手段，物理量本身与比值中的任何一个量都无关.对于固定的电容器，q与u成正比，所以公式c也成立.针对训练1如图161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()【导学号：12602066】a是充电过程b是放电过程c该电容器的电容为5.0102 fd该电容器的电荷量变化量为0.20 c图161b由qcu知，u降低，q减小，故为放电过程，a错，b对；由c f5103 f，可知c错；qcu51034 c0.02 c，d错平行板电容器的两类动态分析1平行板电容器始终连接在电源两端：电势差u不变，由c可知c随d、s、r的变化而变化由qucu，可知，当u不变时，q也随d、s、r的变化而变化由e可知，当u不变时，e随d的变化而变化2平行板电容器充电后，切断与电源的连接：电荷量q保持不变由c可知c随d、s、r的变化而变化由u可知，当q不变时，u也随d、s、r的变化而变化由e可知，e随s、r的变化而变化，而与d无关如图162所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一固定在p点的点电荷以e表示两板间的电场强度，ep表示点电荷在p点的电势能，表示静电计指针的偏角若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则()a增大，e增大b增大，ep不变c减小，ep增大 d减小，e不变图162思路点拨：解答本题时应按以下思路分析：d若保持下极板不动，将上极板向下平移一小段距离，则根据c可知，c变大，q一定，则根据qcu可知，u减小，则静电计指针偏角减小；根据e，c，qcu联立可得e，可知q一定时，e不变；根据u1ed1可知p点离下极板的距离不变，e不变，则p点与下极板的电势差不变，p点的电势不变，则ep不变，故选项a、b、c错误，d正确平行板电容器的动态变化问题的分析方法抓住不变量分析变化量，其理论依据是：(1)首先明确不变量，是电荷量q不变，还是电压u不变(2)用电容决定式c分析电容的变化(3)用电容定义式c分析q或u的变化(4)用e分析场强的变化针对训练2(多选)如图163所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板间的电势差u，现使b板带正电，实验中，电荷量不变，则下列判断正确的是 ()【导学号：12602067】图163a增大两极板之间的距离，静电计指针张角变大b将a板稍微上移，静电计指针张角将变大c若将玻璃板插入两极板之间，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电容器上所带电荷量一定，由公式c，当d变大时，c变小，再由c得u变大；当a板上移时，正对面积s变小，c变小，u变大；当插入玻璃板时，c变大，u变小；当将a板拿走时，相当于使d变得更大，c更小，故u应更大故选ab.静电现象的应用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，理解这一原理是解决这类问题的关键2强电场电离空气后，电子在电场力作用下向高电势运动，从而使微粒吸附电子而带负电(多选)如图164为静电除尘器除尘机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()图164a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bd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，尘埃所带电荷量越多，所受电场力越大，d项正确针对训练3.利用静电除尘器可以消除空气中的粉尘，静电除尘器由金属管a和悬在管中的金属丝b组成，a和b分别接到高压电源的正极和负极，其装置示意图如图165所示，a、b之间有很强的电场，距b越近，场强 (选填“越大”或“越小”)b附近的气体分子被电离成为电子和正离子粉尘吸附电子后被吸附到 (选填“a”或“b”)上，最后在重力作用下落入下面的漏斗中图165解析电极截面如图所示，由电场线可判断越靠近b场强越大；粉尘吸附电子后带负电，因此向正极a运动答案越大a当 堂 达 标固 双 基1电容器是一种常用的电子元件，对电容器的认识正确的是()a电容器的电容表示其储存电荷的能力b电容器的电容与它所带的电荷量成正比c电容器的电容与它两极板间的电压成正比d电容的常用单位有f和pf,1 f103pfa电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，a正确电容是表征电容器本身性质的物理量，只与自身的构造有关，与电容器所带的电荷量和两极板间的电压无关，b、c不正确电容器的常用单位的换算关系是1 f106 pf，d不正确2(多选)如图166所示，c为中间插有电介质的电容器，a和b为其两极板，a板接地p和q为两竖直放置的平行金属板，在两板间用绝缘线悬挂一带电小球，p板与b板用导线相连，q板接地开始时悬线静止在竖直方向，在b板带电后，悬线偏转了角度在以下方法中，能使悬线的偏角变大的是()【导学号：12602068】a缩小a、b间的距离b加大a、b间的距离c取出a、b两极板间的电介质d换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质图166bc由c知，减小a、b间的距离，即d，则c，又q不变，c，故u，由e分析知，p、q间的e，则变小，故b正确，a错误取出a、b两极板间的电介质，相当于r变小，则c，又q不变，c，故u，p、q间的e，则变大，故c正确，d错误故选bc.3如图167所示，平行板电容器的两个极板a、b分别接在电压为60 v的恒压电