高中物理 2.4《电容器 电容》课件 沪科版选修31.ppt

2 4电容器电容 目标导航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或决定式 重点 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 一 电容器1 电容器 1 定义 能储存电荷和电能的装置叫做电容器 2 组成 任何两个彼此 又 很近的导体 都可以看成是一个电容器 绝缘 相隔 2 电容器的充电 使电容器 的过程称为充电 充电后两板带等量异种电荷 电容器储存了电场能 3 电容器所带电荷量是指 所带电荷量的绝对值 4 电容器的放电 使充电后的电容器 电荷的过程叫做放电 放电后两板的电荷消失 电容器释放了电能 带电 一个极板 失去 想一想照相机的电子闪光灯能发出强烈的闪光 这时通过闪光灯的电流相当大 有时可达几千安 但照相机的电源能够提供的电流却非常小 你知道这是为什么吗 图2 4 1 提示 这是因为照相机中有电容器 照相机中的电源先给电容器充电 当闪光灯被触发后 电容器中储存的能量瞬间释放出来 从而使灯管内气体发出耀眼的白光 二 电容1 定义 电容器所带的电荷量q与电容器两极板间的电势差u的 叫做电容器的电容 2 物理意义 电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量 3 定义式 c 比值 4 单位 符号 1f 1c v1f 106 f 1012pf三 探究影响平行板电容器电容的因素1 平行板电容器两个互相平行又彼此靠近的金属板 就构成平行板电容器 2 决定电容大小的因素 法拉 f 平行板电容器的电容c跟介电常数 成 比 跟极板正对面积s成 比 跟极板间的距离d成 比 四 常用电容器1 分类从结构上分 电容器 电容器等 2 电容器的额定电压和击穿电压 正 正 反 固定 可变 1 额定电压 电容器能够 时所能承受的电压 2 击穿电压 当加在电容器两极板上的电压超过某一限度时 电容器两极板间的电介质将被击穿 成为导体 两极板上的电荷就会中和 电容器就损坏了 这个极限电压叫做击穿电压 正常工作 要点1对电容器和电容的理解 学案导引 1 对电容器的理解 1 电容器是储存电荷和电能的容器 2 两极板所带电荷量等量异号 且分布在两极板相对的内侧 电容器所带电荷量指一个极板所带电荷量的绝对值 3 电容器的充放电过程就是一个能量转化的过程 充电过程是把其他形式的能转化成电场能 放电过程是把电场能转化成其他形式的能 4 电容器两极板间的电压不能超过某一值 超过这个电压 电介质会被击穿 电容器损坏 我们把这个电压称为击穿电压 故电容器正常工作时的电压应低于击穿电压 2 对电容的理解 1 物理意义 电容是描述电容器储存或容纳电荷本领的物理量 其值越大表示该电容器容纳电荷的本领越强 2 电容器的电容与电容器是否带电以及两极板上电荷量多少 电压的高低无关 只与电容器本身的结构有关 图2 4 2 2 电容器原来的电荷量为q 则q cu 1 5 10 4 3c 4 5 10 4c 3 电容器的电容是由本身决定的 与是否带电无关 所以电容器放掉全部电荷后 电容仍然是150 f 答案 150 f4 5 10 4c150 f 变式训练1 2012 长春高二检测 如图2 4 3所示为某一电容器中所带电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40v降低到36v 对电容器来说正确的是 a 是充电过程b 是放电过程 图2 4 3 c 该电容器的电容为5 0 10 2fd 电容器的电量变化量为0 20c 要点2公式c q u与c s 4 kd 的比较 学案导引平行板电容器的电容与哪些因素有关 用控制变量法可以研究影响平行板电容器的因素 如图2 4 4 设两极板正对面积为s 极板间的距离为d 静电计指针偏角为 实验中 极板所带电荷量不变 若 图2 4 4 a 保持s不变 增大d 则 变大b 保持s不变 增大d 则 变小c 保持d不变 减小s 则 变小d 保持d不变 增大s 则 不变 思维流程 答案 ac 变式训练 要点3平行板电容器的两类典型问题 学案导引平行板电容器内部电场如何随s d 的变化而变化 1 类型一 平行板电容器连接在电源两端时 电容器的d s发生变化时 将引起电容的c q u e的变化 1 关键 如图2 4 5所示 s闭合 电容器与电源保持连接 两极板间的电势差u保持不变 图2 4 5 2 类型二 如图2 4 6所示 平行板电容器充电后 切断与电源连接 电容器的d s发生变化时 将引起电容的c q u e怎样变化 图2 4 6 2012 咸阳高二检测 如图2 4 7所示 平行板电容器的两极板a b与电池两极相接 一个带正电的小球悬挂在电容器内部 闭合开关s 电容器充电 这时悬线偏离竖直方向夹角为 那么 图2 4 7 a 保持开关s闭合 带正电的a板向b板靠近 则 减小b 保持开关s闭合 带正电的a板向b板靠近 则 不变c 开关s断开 带正电的a板向b板靠近 则 增大d 开关s断开 带正电的a板向b板靠近 则 不变 思路点拨 由题目信息知开关s闭合 极板电压不变 a b靠近 场强变大 开关s断开 极板电荷量不变 a b靠近 场强不变 精讲精析 闭合开关 电容器充电 结果a板带正电 b板带负电 小球在重力 绳子拉力和电场力的作用下处于平衡状态 若保持开关s闭合 a板向b板靠近时 两板间的电势差保持不变 答案 d 变式训练 a u2 u1 e2 e1b u2 2u1 e2 4e1c u2 u1 e2 2e1d u2 2u1 e2 2e1 电容器与力学知识的综合问题 经典案例 如图2 4 8所示 两极板间距为d的平行板电容器与一电源连接 开关s闭合 电容器两板间有一质量为m 带电荷量为q的微粒静止不动 下列叙述中正确的是 图2 4 8 a 微粒带的是正电b 电源电动势的大小等于mgd qc 断开开关s 微粒将向下做加速运动d 保持开关s闭合 把电容器两极板距离增大 微粒将向下做加速运动 答案 bd 方法指引 分析电容器与力学综合问题时 必须分析其受力情况 特别是准确判断出电场强度e的变化情况 并由此判断出电场力的变化 最终判断出运动状态的变化 电容器的充放电过程使电容器带电的过程叫充电 使充电后的电容器失去电荷的过程叫放电 电容器充电时 跟电源正极相连的极板带正电 跟电源负极相连的极板带负电 1 充电过程如图2 4 9所示 原来不带电的电容器与电源连接后 有顺时针方向的电流 使电容器上板带正电 下板带负电 且电荷量越来越多 电容器两板间的电压也越来越高 充电电流也将越来越小 图2 4 9 经过足够长的时间后 电容器两板间的电压等于电源电压 电路中的电流为零 电容器充电完毕 从能量的观点看 充电过程就是电源的电能转化为电容器的电场能的过程 2 放电过程如图2 4 10所示 图2 4 10 一充满电的电容器两板间有电压 储存有电场能 当把电容器两极板相连时 电路中将