2020春新教材高中物理 第2章 电势能与电势差 第5节 科学探究：电容器课件 鲁科版必修第三册VIP

第5节科学探究 电容器 知识点一观察电容器的充 放电现象 观图助学 平行板电容器的充电与放电示意图 1 电容器 能储存 的电学元件称为电容器 两块彼此绝缘的平行金属板可组成最简单的电容器 即平行板电容器 2 电容器的充电 放电 1 充电 把电容器的两极板分别与电池组的两极相连 两极板上分别带上 的异号电荷的过程 2 放电 充电后的电容器两极板通过电流计接通 电路中会形成瞬时电流而发生放电 使两极板的电荷 而不再带电 电荷 等量 中和 思考判断 1 两个靠近的导体一定能构成一个电容器 2 电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和 3 电容器充电过程是将其他形式的能转化成电容器的电能并储存起来 电容器放电过程是将电容器储存的电能转化为其他形式的能 知识点二电容器的电容1 电容 1 定义 电容器的 q与两极板间的 之比 电荷量 电压 微法 皮法 106 1012 2 平行板电容器 绝缘 平行 正比 正比 反比 思考判断 知识点三常见电容器及其应用1 电容器的分类 1 按照导体极板间所用的电介质分类 空气电容器 电容器 电容器 陶瓷电容器 电容器 电容器等 2 按电容器的电容是否可变分类 可变电容器和固定电容器等 云母 纸质 涤纶 电解 2 额定电压和击穿电压 1 额定电压 它比击穿电压要 2 击穿电压 是电容器的极限电压 超过这个电压 电容器内的电介质将被击穿 电容器将被损坏 3 应用利用电容器可以测量水位 驻极体话筒也是利用电容器的原理制造的 电容器安全工作时电压的上限 低 核心要点 观察电容器的充 放电现象 要点归纳 1 电容器充 放电特点 1 充电过程是将电能储存在电容器中的过程 充电过程特点 如图乙所示 充电电流方向为从电源的正极流出的电流的方向 电容器所带电荷量增加 电容器两极板间电压升高 电容器中电场强度增大 充电过程中电容器从电源获取的能量为电能 2 放电过程是将储存的电场能转化为其他形式能量的过程 放电过程特点 如图丁所示 放电电流方向是从正极板流出的电流的方向 电容器两极板上电荷量减少 电容器两极板间电压降低 电容器中电场强度减小 电容器的电场能转化成其他形式的能量 2 实验步骤 1 调节直流可调电源 输出为6v 并用多用电表校准 2 断开开关 正确连接实物图 电路图如图 3 把单刀双掷开关s和触点1连通 观察电容器的充电现象 并将现象记录在表格中 4 把单刀双掷开关s和触点2连通 观察电容器的放电现象 并将现象记录在表格中 5 断开开关 3 实验结论 试题案例 例1 某同学利用图 a 所示电路测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化 实验中使用的器材为 干电池e 两端电压恒定 开关s1和s2 电容器c 约100 f 电阻r1 约200k 电阻r2 1k 电压表 量程6v 秒表 导线若干 图 a 1 按图 a 所示的电路原理图将图 b 中实物图连线 2 先闭合开关s2 再断开开关s2 闭合开关s1 同时按下秒表开始计时 若某时刻电压表的示数如图 c 所示 电压表的读数为 v 保留2位小数 3 该同学每隔10s记录一次电压表的读数u 记录的数据如下表所示 在给出的坐标纸上描绘出u t图线 已知只有一个数据点误差较大 该数据点对应的表中的时间是 s 4 电路中c r2和s2构成的回路的作用是 答案 1 2 3 60 3 40 0 4 使实验前电容器两极板上的电荷中和 针对训练1 如图所示实验中 关于平行板电容器的充 放电 下列说法正确的是 a 开关接1时 平行板电容器充电 且上极板带正电b 开关接1时 平行板电容器充电 且上极板带负电c 开关接2时 平行板电容器充电 且上极板带正电d 开关接2时 平行板电容器充电 且上极板带负电 解析开关接1时 平行板电容器充电 上极板与电源正极相连而带正电 a正确 b错误 开关接2时 平行板电容器放电 放电结束后上 下极板均不带电 c d错误 答案a 要点归纳 1 电容器的充 放电过程中 电路中有充电 放电电流 电路稳定时 电路中没有电流 核心要点 电容器的电容 试题案例 例2 多选 下列关于电容的说法正确的是 答案ac 针对训练2 多选 如图所示是描述对给定的电容器充电时极板上的电荷量q 极板间电压u和电容c之间关系的图像 其中正确的是 解析给定的电容器的电容是由电容器本身决定的 与电容器带的电荷量q和两极板间的电压u均无关 不能认为c与q成正比 与u成反比 故d正确 a b错误 而c图告诉我们对给定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c正确 答案cd 观察探究 电容式触摸屏的结构示意图如图所示 核心要点 电容器的动态分析问题 1 若电容器两极板间的电压不变 用手按外屏时 两极板间的距离减小 电容怎么变化 电容器带电荷量怎么变化 2 若电容器带电荷量不变 用手按外屏两极板间的距离减小时 电容器两极板间的电压怎么变化 答案 1 u不变 d减小 可推出 c变大 q变大 2 q不变 d减小 可推出 c变大 u变小 探究归纳 1 板间电场强度的两个公式 2 分析电容器动态变化问题的步骤 试题案例 例3 用控制变量法 可以研究影响平行板电容器电容的因素 如图所示 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 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 减小s 则 不变 答案a 针对训练3 多选 一平行板电容器 充电后与电源断开 负极板接地 在两极板间有一正电荷 电荷量足够小 固定在p点 如图所示 以