教科版选修31 第一章 6 电容器和电容 7静电的应用及危害 课件（41张）.pptx

第一章静电场 6电容器和电容7静电的应用及危害 1 知道电容器的概念和平行板电容器的主要构造 2 理解电容的概念及其定义式 3 掌握平行板电容器电容的决定式 并能用其讨论有关问题 4 了解静电的应用以及防止静电危害的办法 学习目标 内容索引 知识探究 题型探究 达标检测 知识探究 1 一 电容器及电容 1 把电容器的两个极板分别与电源两极相连 对电容器进行充电 该过程中能量是如何转化的 当把电容器两极相接 对电容器进行放电 该过程中能量是如何转化的 充电过程中电源内的化学能转化为电容器内的电场能 放电过程中电容器的电场能转化为电路的内能 答案 2 当电容器的带电荷量增加时 电容器两极板间的电势差如何变化 带电荷量q和板间电势差u的比值是否发生变化 增大不变 答案 1 电容器 储存电荷和电能的元件 任何两个彼此 又互相靠近的 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 电荷的过程 充电过程中 由电源获得的 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 的过程 放电过程中 转化为其他形式的能量 导体 绝缘 异号 中和 电能 电场能 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 符号是f 1f 1c v 1f f pf 4 说明 1 电容是表示电容器储存电荷特性的物理量 只决定于电容器本身 而与q u无关 2 c 是电容的定义式 对任何电容器都适用 3 c 电容器的电容在数值上等于两极板上每升高 或降低 单位电压时增加 或减少 的电荷量 法拉 106 1012 判断下列说法的正误 1 电容器充电电荷量越多 电容增加越大 2 电容器的电容跟它两极板间所加电压成反比 3 电容器的电容越大 所带电荷量就越多 4 对于确定的电容器 它所充的电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变 1 如图1所示 保持q和d不变 增大 或减少 两极板的正对面积s 观察电势差u 静电计指针偏角 的变化 依据c 分析电容c的变化 平行板电容器由两块平行放置的金属板组成 利用平行板电容器进行如下实验 二 平行板电容器的电容及常用电容器 实验结论 s增大 电势差u减小 电容c增大 答案 图1 2 如图2所示 保持q和s不变 增大 或减小 两极板间的距离d 观察电势差u 静电计指针偏角 的变化 依据c 分析电容c的变化 实验结论 d增大 电势差u增大 电容c减小 答案 图2 3 如图3所示 保持q s d不变 插入电介质 观察电势差u 静电计指针偏角 的变化 依据c 分析电容c的变化 实验结论 插入电介质 电势差u减小 电容c增大 答案 图3 1 平行板电容器 1 构成 由两个彼此 又相互靠近的 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 3 表达式c r为相对介电常数 真空时 r 1 其他电介质时 r 1 提醒 c 适用于所有电容器 c 仅适用于平行板电容器 平行金属板 绝缘 反比 2 常用电容器 1 分类 从构造上看 可以分为 和 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 时的电压 击穿电压 电介质被 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 可变电容器 固定电容器 正常工作 击穿 判断下列说法的正误 1 将平行板电容器两极板的间距加大 电容将增大 2 将平行板电容器两极板平行错开 使正对面积减小 电容将减小 3 在平行板电容器极板间插入电介质 电容将增大 4 电容器外壳上标的是额定电压 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 并在 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 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 和火灾 3 静电放电引起电子设备的故障 造成 干扰 三 静电的应用及危害 电场力 排斥 吸引 爆炸 电磁 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 3 在易燃 易爆气体和粉尘聚集的场所保持良好的 通风 湿度 判断下列说法的正误 1 油罐车后有一条拖在地上的铁链条 是利用了静电 2 在印染厂中保持适当的湿度 是为了防止静电的危害 3 在地毯上夹杂0 05 0 07mm的不锈钢丝导电纤维 是为了防止静电的危害 2 题型探究 一 对电容器 电容的理解 1 c 为比值定义法 c的大小与q u无关 只跟电容器本身有关 当q 0时 u 0 而c并不为零 2 电容器的电容是由电容器的自身结构决定的 计算电荷量变化时也可以根据来计算 例1 多选 下列关于电容的说法正确的是a 电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量b 电容器a的电容比b的大 说明a的带电荷量比b多c 电容在数值上等于使两极板间的电势差为1v时电容器需要带的电荷量d 由公式c 知 若电容器两极间电压为10v 极板带电量为2 10 5c 则电容器电容大小为5 105f 答案 解析 电容反映电容器容纳电荷本领的大小 a对 电容器a的电容比b的大 只能说明电容器a容纳电荷的本领比b强 与是否带电无关 b错 电压为10v 电荷量为2 10 5c时 电容c 2 10 6f d错 例2有一充电的电容器 两板间的电压为3v 所带电荷量为4 5 10 4c 此电容器的电容是多少 将电容器的电压降为2v 电容器的电容是多少 所带电荷量是多少 电容器电压降为2v时 电容不变 仍为1 5 10 4f 此时所带电荷量为q cu 1 5 10 4 2c 3 10 4c 答案 解析 1 5 10 4f1 5 10 4f3 10 4c 二 平行板电容器的电容及动态分析1 平行板电容器动态问题的分析方法抓住不变量 分析变化量 紧抓三个公式 2 平行板电容器的两类典型问题 1 平行板电容器始终连接在电源两端 电势差u不变 由可知c随d s r的变化而变化 由q uc 可知 当u不变时 q也随d s r的变化而变化 由可知 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 由可知 当q不变时 u也随d s r的变化而变化 由可知 e随s r的变化而变化 而与d无关 a 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 例3 多选 如图4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 图4 答案 解析 电容器上所带电荷量一定 由公式得 当d变大时 c变小 再由得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a b a 带电液滴可能带正电b 增大两极板间距离的过程中 电阻r中有从a到b的电流 电容器中负电荷从b运动到ac 断开s 减小两极板正对面积的过程中 液滴将加速下降d 断开s 减小两极板距离的过程中 液滴静止不动 针对训练如图5所示是一个由电池 电阻r 开关s与平行板电容器组成的串联电路 开关s闭合 一带电液滴悬浮在两板间p点不动 下列说法正确的是 图5 答案 解析 带电液滴在重力和电场力作用下处于平衡状态 电场力方向向上 电场方向向下 故液滴带负电 a选项错误 由可知 两极板间距离增大的过程中 c变小 所以q变小 因此电容器放电 放电电流的方向从a到b 负电荷由b板经电源和电阻r流向a板 选项b错误 断开s 由 q不变 s减小 所以e增大 电场力大于重力 液滴将加速上升 c选项错误 由知 q不变 d减小 e不变 液滴静止不动 d选项正确 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 三 静电现象的应用 例4 多选 如图6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a 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 答案 解析 图6 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f qe可知 尘埃电荷量越多 所受电场力越大 d项正确 达标检测 3 1 多选 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 其所带电荷量与两板间的电压成正比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的比值都恒定不变d 电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量 其大小与加在两板间的电压无关 4 1 2 3 答案 解析 4 1 2 3 由于电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量 是电容器的一种特性 一个电容器对应唯一的电容值 不能说电容器的电容与其所带电荷量成正比 与两极板间的电压成反比 因此a错误 c d正确 由于电容是定值 由q cu知 其所带电荷量与两板间的电压成正比 故b正确 2 一个已充电的电容器 若使它的电量减少3 10 4c 则其电压减少为原来的 则a 电容器原来的带电量为9 10 4cb 电容器原来的带电量为4 5 10 4cc 电容器原来的电压为1vd 电容器的电容变为原来的 4 1 2 3 答案 解析 4 1 2 3 故b正确 因电容器的电容不知 所以无法得出电容器原来的电压 c错 电容是由电容器本身决定 跟电压和电荷量的变化无关 所以电容器的电容不变 d错误 a 使a b两板靠近一些b 使a b两板正对面积减小一些c 断开s后 使a板向左平移一些d 断开s后 使a b正对面积减小一些 3 多选 如图7所示 电路中a b为两块竖直放置的金属板 c是一只静电计 开关s合上后 静电计指针张开一定角度 下述做法可使静电计指针张角增大的是 答案 解析 4 1 2 3 图7 静电计显示的是a b两极板间的电压 指针张角越大 表示两板间的电压越高 当合上s后 a b两板与电源两极相连 板间电压等于电源电压不变 静电计指针张角不变 当断开s后 板间距离增大 正对面积减小 都将使a b两板间的电容变小 而电容器所带的电荷量不变 由c 可知 板间电压u增大 从而静电计指针张角增大 所以本题的正确选项是c d 4 1 2 3 a 增大 e增大b 增大 ep不变c 减小 ep增大d 减小 e不变 4 如图8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