物理教科選修3-1第1章第六節(jié)

1、選修選修3-1 3-1 第一章第六節(jié)第一章第六節(jié)電容器和電容電容器和電容課標(biāo)定位課標(biāo)定位一、電容器 . .定義：定義： 任何兩個(gè)任何兩個(gè)彼此絕緣彼此絕緣又相隔很近的又相隔很近的導(dǎo)體導(dǎo)體，組成一個(gè)電容器。，組成一個(gè)電容器。 . .電容器的充、放電電容器的充、放電 QQ電容器兩板分別接在電池電容器兩板分別接在電池兩端，兩板帶上等量異種兩端，兩板帶上等量異種電荷。電荷。 充了電的電容器的兩板用導(dǎo)充了電的電容器的兩板用導(dǎo)線相連，使兩板上正、負(fù)電線相連，使兩板上正、負(fù)電荷中和。荷中和。 注：注：電容器所帶電荷量電容器所帶電荷量：每個(gè)極板所帶電：每個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值。荷量的絕對(duì)值。 “裝電的容器裝電

2、的容器”帶電量：帶電量：QG+ +電容器充放電示教板電容器充放電示教板制作：金迎時(shí)制作：金迎時(shí)電鍵接電鍵接1 1電鍵接電鍵接2 2J2139J2139K按順序點(diǎn)擊各項(xiàng)按順序點(diǎn)擊各項(xiàng)12+說(shuō)明：說(shuō)明：?jiǎn)蔚峨p擲開關(guān)先接通單刀雙擲開關(guān)先接通1，再接通，再接通2，注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。，注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。核心要點(diǎn)突破核心要點(diǎn)突破電容器充電、放電特點(diǎn)電容器充電、放電特點(diǎn)1電容器的充放電過(guò)程電容器的充放電過(guò)程(1)充電過(guò)程充電過(guò)程特點(diǎn)特點(diǎn)(如圖如圖161所示所示)充電電流：電流方向?yàn)槟鏁r(shí)充電電流：電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，電流由大到??；針?lè)较?，電流由大到小；電容器所帶電荷量增加；電容器所帶電荷量增加；電容器兩極板

3、間電壓升高；電容器兩極板間電壓升高；圖圖161電容器中電場(chǎng)強(qiáng)度增加；電容器中電場(chǎng)強(qiáng)度增加；充電后，電容器從電源中獲取的能量存儲(chǔ)于電充電后，電容器從電源中獲取的能量存儲(chǔ)于電容器兩極板間的電場(chǎng)中，因而又稱為電場(chǎng)能容器兩極板間的電場(chǎng)中，因而又稱為電場(chǎng)能特別提醒：特別提醒：當(dāng)電容器充電結(jié)束后，電容器所在電當(dāng)電容器充電結(jié)束后，電容器所在電路中無(wú)電流，電容器兩極板間電壓與充電電壓相路中無(wú)電流，電容器兩極板間電壓與充電電壓相等等(2)放電過(guò)程放電過(guò)程 特點(diǎn)特點(diǎn)(如圖如圖162所示所示)放電電流：電流方向是從正極放電電流：電流方向是從正極板流出，電流是由大變??；板流出，電流是由大變?。浑娙萜魃想姾闪繙p?。浑娙?/p>

4、器上電荷量減??；電容器兩極板間電壓降低；電容器兩極板間電壓降低；電容器中電場(chǎng)強(qiáng)度減弱；電容器中電場(chǎng)強(qiáng)度減弱；電容器的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化成其他形電容器的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化成其他形式的能式的能圖圖162即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用 (即時(shí)突破，小試牛刀即時(shí)突破，小試牛刀)1.如圖如圖163所示是一個(gè)由電池、電阻所示是一個(gè)由電池、電阻R與平與平行板電容器組成的串聯(lián)電路，電鍵閉合時(shí)，在行板電容器組成的串聯(lián)電路，電鍵閉合時(shí)，在增大電容器兩極板間距離的過(guò)程中增大電容器兩極板間距離的過(guò)程中()圖圖163A電阻電阻R中沒(méi)有電流中沒(méi)有電流B電容器的電容變小電容器的電容變小C電阻電阻R中有從中有從a流向流向b的電流的電流D電阻電阻R中有從中

5、有從b流向流向a的電流的電流解析：解析：選選BC.由題意知電容器兩極板間電壓恒定，由題意知電容器兩極板間電壓恒定，設(shè)已充電荷量為設(shè)已充電荷量為Q，當(dāng)兩極板距離增大時(shí)，電容，當(dāng)兩極板距離增大時(shí)，電容C變變小，由小，由QCU可知帶電荷量可知帶電荷量Q將減小，必然有一部將減小，必然有一部分正電荷通過(guò)電阻分正電荷通過(guò)電阻R回流答案為回流答案為B、C.二、電容二、電容C1.1.定義定義: :把電容器帶電量把電容器帶電量Q Q與兩極板間的電壓與兩極板間的電壓U U的比值叫這個(gè)電容器的電容，用的比值叫這個(gè)電容器的電容，用C C表示表示2.2.定義式定義式：UQC Q Q：指每一個(gè)極板帶電量絕對(duì)值：指每一個(gè)極

6、板帶電量絕對(duì)值, ,U U：表示電容器兩板的電勢(shì)差：表示電容器兩板的電勢(shì)差電壓電壓. .理解：理解： 電容器的電容與電容器的電容與Q Q、U U無(wú)關(guān)，無(wú)關(guān)， 只由電容器本身的結(jié)構(gòu)決定。只由電容器本身的結(jié)構(gòu)決定。3 3、電容在數(shù)值上也等于使兩極板間的電、電容在數(shù)值上也等于使兩極板間的電勢(shì)差勢(shì)差增加增加1V1V時(shí)，所需要的電荷量。時(shí)，所需要的電荷量。 4 4、物理意義：物理意義：電容是一個(gè)反映電容是一個(gè)反映電容器容電容器容納電荷本領(lǐng)大小納電荷本領(lǐng)大小的物理量。的物理量。5 5、單位：?jiǎn)挝唬?國(guó)際單位制：法拉國(guó)際單位制：法拉法（法（F F） 1F=1C / V1F=1C / V 常用單位：微法（常用

7、單位：微法（F);F);皮法（皮法（pF) pF) 1F=10 1F=106 6F=10F=101212pFpFUQC甲同學(xué)說(shuō)甲同學(xué)說(shuō):“:“電容器帶電越多電容器帶電越多, ,電容電容越大越大, ,不帶電時(shí)不帶電時(shí), ,電容為零電容為零”. .此說(shuō)法對(duì)此說(shuō)法對(duì)嗎嗎? ?為什么為什么? ?思考:乙同學(xué)說(shuō)乙同學(xué)說(shuō):“:“若若A A電容器帶電比電容器帶電比B B電電容器帶電量多容器帶電量多, ,則則A A的電容就比的電容就比B B的電容的電容大大”. .此說(shuō)法對(duì)嗎此說(shuō)法對(duì)嗎? ?為什么為什么? ?電容器的QU圖象UQC11U/VQ/CU UQ Q1 1C1C2Q Q2 20UQC22UQUQC課堂訓(xùn)

8、練課堂訓(xùn)練1 1、某一電容器，當(dāng)所帶電量為、某一電容器，當(dāng)所帶電量為4 41010-6-6C C，兩極板間的電勢(shì)差為，兩極板間的電勢(shì)差為20v20v，求，求（1 1）電容器的電容）電容器的電容（2 2）當(dāng)所帶電量減半時(shí)，電容器的電容為多少）當(dāng)所帶電量減半時(shí)，電容器的電容為多少（3 3）如果電容器不帶電呢？）如果電容器不帶電呢？2.對(duì)于給定的電容器，在描述電容量C、帶電量Q、兩板間電勢(shì)差U的相互關(guān)系中，下列圖中正確的是( )ACEACE課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練 電容器的電容電容器的電容C C是一個(gè)與是一個(gè)與Q Q 、U U 無(wú)關(guān)的無(wú)關(guān)的物理量，它的大小是由電容器本身結(jié)構(gòu)決定的物理量，它的大小是由電容器本

9、身結(jié)構(gòu)決定的。那么電容器的電容跟什么因素有關(guān)呢？。那么電容器的電容跟什么因素有關(guān)呢？ 一般來(lái)說(shuō)，電容器的電容是由兩個(gè)一般來(lái)說(shuō)，電容器的電容是由兩個(gè)導(dǎo)體的大小、形狀和相對(duì)位置以及它們的導(dǎo)體的大小、形狀和相對(duì)位置以及它們的電介質(zhì)決定的。電介質(zhì)決定的。三、平行板電容器的電容三、平行板電容器的電容方法：方法：控制變量法控制變量法+ + + + + + + 實(shí)驗(yàn)探究：實(shí)驗(yàn)探究：影響平行板電容器電容的因素影響平行板電容器電容的因素 - - - - - - -改變改變d d改變改變S S改變改變電介質(zhì)電介質(zhì)說(shuō)明：說(shuō)明：靜電計(jì)是在驗(yàn)電器的基礎(chǔ)上制成的，用來(lái)靜電計(jì)是在驗(yàn)電器的基礎(chǔ)上制成的，用來(lái)測(cè)量導(dǎo)體間的電勢(shì)差

10、，從指針的偏轉(zhuǎn)角度就可以測(cè)量導(dǎo)體間的電勢(shì)差，從指針的偏轉(zhuǎn)角度就可以知道兩個(gè)導(dǎo)體間的電勢(shì)差的大小。知道兩個(gè)導(dǎo)體間的電勢(shì)差的大小。多媒體實(shí)驗(yàn)室多媒體實(shí)驗(yàn)室dkSC41、平行板電容器、平行板電容器: 介電常數(shù)；介電常數(shù)；k=9.0k=9.010109 9N Nm m2 2/C/C2 2平行板電容器的電容平行板電容器的電容C與介電常數(shù)與介電常數(shù)成正比成正比, 跟正對(duì)面積跟正對(duì)面積S成正比成正比, 跟極板跟極板間的距離間的距離d成反比成反比.2 2、電容器的重要指標(biāo)：電容及額定電壓、電容器的重要指標(biāo)：電容及額定電壓（2 2）擊穿電壓：加在電容器兩極上的極限電壓。）擊穿電壓：加在電容器兩極上的極限電壓。（

11、1 1）額定電壓：電容器長(zhǎng)期工作所能承受的電壓。）額定電壓：電容器長(zhǎng)期工作所能承受的電壓。一般情況下，工作電壓應(yīng)一般情況下，工作電壓應(yīng)低于低于擊穿電壓。擊穿電壓。常用電容器：常用電容器：（1 1）按構(gòu)）按構(gòu) 造分造分: :固定電容器：固定電容器：C C不可變（符號(hào)為不可變（符號(hào)為 ） 可變電容器：可變電容器：C C可改變（符號(hào)為可改變（符號(hào)為 ）半可變電容器：半可變電容器：C C只能作微小改變只能作微小改變（2 2）按介）按介 質(zhì)分：質(zhì)分：紙介電容器：容量大，價(jià)格低，體積??；紙介電容器：容量大，價(jià)格低，體積??； 損耗大，有電感。損耗大，有電感。云母電容器：介質(zhì)損耗小，絕緣性能好，云母電容器：介

12、質(zhì)損耗小，絕緣性能好， 較穩(wěn)定。較穩(wěn)定。瓷介電容器：耐磨，壽命長(zhǎng)；易破碎。瓷介電容器：耐磨，壽命長(zhǎng)；易破碎。電解電容器：容量大電解電容器：容量大（介質(zhì)薄且兩極近（介質(zhì)薄且兩極近) )， 體積小；有極性，易漏電。體積??；有極性，易漏電。 （符號(hào)為：（符號(hào)為： ）十十 十十 十十 十十 十十 十十 十十 十十 一一 一一 一一 一一 一一 一一 一一 一一保持電容器的兩極板與電源相連保持電容器的兩極板與電源相連UC（d，S， ），Q，E當(dāng)d變小時(shí)，C增大，Q增大，E增大當(dāng)S變小時(shí)，C減小，Q減小，E不變插入電介質(zhì)，（ 變大）C增大，Q增大，E不變kdSC 4 Q=CUdUE十十 十十 十十 十十

13、十十 十十 十十 十十 一一 一一 一一 一一 一一 一一 一一 一一充電后，切斷與電源的連接充電后，切斷與電源的連接C（d，S， ），U，E當(dāng)d變小時(shí)，C增大，U減小，E不變當(dāng)S變小時(shí)，C減小，U增大，E增大插入電介質(zhì)，（ 變大）C增大，U減小，E變小kdSC 4 U=Q/CdUE即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用 2.如圖如圖164所示電路中，所示電路中，A、B為兩塊豎直放置的金屬板，為兩塊豎直放置的金屬板，G是一是一只靜電計(jì)，開關(guān)只靜電計(jì)，開關(guān)S閉合后，靜電計(jì)閉合后，靜電計(jì)指針張開一個(gè)角度，下述哪些做法指針張開一個(gè)角度，下述哪些做法可使指針張角增大可使指針張角增大()圖圖164A使使A、B兩板靠近一些兩板

14、靠近一些B使使A、B兩板正對(duì)面積錯(cuò)開一些兩板正對(duì)面積錯(cuò)開一些C斷開斷開S后，使后，使B板向右平移拉開一些板向右平移拉開一些D斷開斷開S后，使后，使A、B正對(duì)面積錯(cuò)開一些正對(duì)面積錯(cuò)開一些課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練電容器電容的理解及計(jì)算電容器電容的理解及計(jì)算【答案答案】150 F4.5104 C150 F變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1下面關(guān)于電容器及其電容的敘述正確下面關(guān)于電容器及其電容的敘述正確的是的是()A任何兩個(gè)彼此絕緣而又相互靠近的導(dǎo)體，就組任何兩個(gè)彼此絕緣而又相互靠近的導(dǎo)體，就組成了電容器，跟這兩個(gè)導(dǎo)體是否帶電無(wú)關(guān)成了電容器，跟這兩個(gè)導(dǎo)體是否帶電無(wú)關(guān)B電容器所帶的電荷量是指每個(gè)極板所帶電荷量電容器所帶

15、的電荷量是指每個(gè)極板所帶電荷量的代數(shù)和的代數(shù)和C電容器的電容與電容器所帶電荷量成反比電容器的電容與電容器所帶電荷量成反比D一個(gè)電容器的電荷量增加一個(gè)電容器的電荷量增加Q1.0106 C時(shí)，時(shí)，兩板間電壓升高兩板間電壓升高10 V，則電容器的電容無(wú)法確定，則電容器的電容無(wú)法確定電容器的兩類動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題電容器的兩類動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題 如圖如圖165所示，電容器的兩極板分別與電所示，電容器的兩極板分別與電源的正、負(fù)極相連，在電容器兩極板間的距離由源的正、負(fù)極相連，在電容器兩極板間的距離由d迅迅速增大為速增大為2d的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是()圖圖165A電容器兩極板間的電壓始

16、終不變電容器兩極板間的電壓始終不變B電容器兩極板間的電壓瞬時(shí)升高后電容器兩極板間的電壓瞬時(shí)升高后又恢復(fù)原值又恢復(fù)原值C根據(jù)根據(jù)QCU可知，電容器帶電荷量可知，電容器帶電荷量先增大后減小先增大后減小D電路中電流由電路中電流由A板經(jīng)電源流向板經(jīng)電源流向B板板【答案答案】B【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】清楚是在清楚是在d迅速變化為迅速變化為2d的過(guò)程中，的過(guò)程中，極板上的電荷量保持不變是解決該題的關(guān)鍵極板上的電荷量保持不變是解決該題的關(guān)鍵【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】解此類問(wèn)題的關(guān)鍵是要審清是解此類問(wèn)題的關(guān)鍵是要審清是U不變還是不變還是Q不變，此題的不變，此題的Q不變是隱含在不變是隱含在“迅速迅速”兩字之中的本題的創(chuàng)新

17、不外乎是題型和方法的兩字之中的本題的創(chuàng)新不外乎是題型和方法的創(chuàng)新，但涉及的知識(shí)點(diǎn)不會(huì)變因此要緊緊圍繞創(chuàng)新，但涉及的知識(shí)點(diǎn)不會(huì)變因此要緊緊圍繞有關(guān)電容器的知識(shí)進(jìn)行分析有關(guān)電容器的知識(shí)進(jìn)行分析變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2 平行板電容器充電后，兩極板與電平行板電容器充電后，兩極板與電源斷開，當(dāng)用有絕緣的手柄，設(shè)法把電容器兩極源斷開，當(dāng)用有絕緣的手柄，設(shè)法把電容器兩極板距離拉大些時(shí)，下列結(jié)論正確的是板距離拉大些時(shí)，下列結(jié)論正確的是()A電容器兩極板間的電場(chǎng)能增加電容器兩極板間的電場(chǎng)能增加B電容器兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)增加電容器兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)增加C電容器兩極板間的電勢(shì)差增加電容器兩極板間的電勢(shì)差增加D電容器的電容增加電容器的電容增加電容器中帶電粒子的力學(xué)問(wèn)題電容器中帶電粒子的力學(xué)問(wèn)題 如圖如圖166所示是一個(gè)由電池、電阻所示是一個(gè)由電池、電阻R、電鍵、電鍵S與平行板電容器組成的串聯(lián)電路，電鍵與平行板電容器組成的串聯(lián)電路，電鍵S閉合一帶閉合一帶電液滴懸浮在兩板間電液滴懸浮在兩板間P點(diǎn)不動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是點(diǎn)不動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是( )圖圖166A帶電液滴可能帶正電帶電液滴可能帶正電B增大兩極板距離的過(guò)程中，電阻增大兩極板距離的過(guò)程中，電阻R 中有從中有