高考物理一輪復(fù)習(xí)選修電容器的電容通用PPT課件(精)

1、8 電容器的電容1.知道電容器的概念，認(rèn)識(shí)常見的電容器，了解電容器的充、 放電現(xiàn)象。2.理解電容的概念，掌握電容的定義式、單位，并能應(yīng)用定義 式進(jìn)行簡單的計(jì)算。3.了解平行板電容器的電容公式，知道改變平行板電容器電容 大小的方法。 重點(diǎn)：1.電容器電容的概念、定義式。 2.平行板電容器的電容的決定因素。難點(diǎn)：1.理解電容器電容的物理意義。 2.電容器定義式及平行板電容器電容公式的綜合應(yīng)用。一、電容器1.電容器兩個(gè)彼此_又_的導(dǎo)體，組成一個(gè)電容器。絕緣相距很近2.充、放電過程帶電 電荷電源的兩極 變大 變小 電場(chǎng)能 電場(chǎng)能 【想一想】照相機(jī)的閃光燈是通過電容器供電的，拍照前先對(duì)電容器充電，拍照時(shí)

2、電容器瞬間放電，閃光燈發(fā)出耀眼的白光。照相機(jī)每次閃光前后，能量發(fā)生怎樣的變化？提示：閃光前，電容器先充電，將其他形式的能(如化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能儲(chǔ)存起來；然后放電，將電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為光能釋放出來。 二、電容1.定義電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢(shì)差U的_，公式為 _。2.物理意義表示電容器_的大小。3.單位在國際單位制中是法拉(F)，1 F=1 C/V，1 F=_ F=_ pF。比值容納電荷本領(lǐng)1061012【想一想】能否根據(jù)電容公式 得出“電容器的電容與它所帶電荷量成正比，與極板間的電勢(shì)差成反比”的結(jié)論？提示：不能。公式 是電容器電容的定義式或者說是計(jì)算式，不是電容器電容的決定式。電容

3、器的電容是由電容器本身決定的，不隨電容器所帶的電荷量Q和極板間電壓U的變化而變化。 三、平行板電容器1.結(jié)構(gòu)由兩個(gè)_且彼此絕緣的金屬板構(gòu)成。2.電容的決定因素電容C與兩極板間的相對(duì)介電常數(shù) 成_，跟極板的正對(duì)面積S成_，跟極板間的距離d成_。3.電容的決定式 為電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。當(dāng)兩極板間是真空時(shí)： 式中k為靜電力常量。相互平行正比正比反比【判一判】(1)其他條件不變時(shí)，平行板電容器的電容隨極板正對(duì)面積的增大而增大。 ( )(2)其他條件不變時(shí)，平行板電容器的電容隨極板間距離的增大而增大。 ( )(3)任何電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)都大于1。 ( )提示：(1)平行板電容器的電容跟極板的正對(duì)面積

4、S成正比，(1)正確。(2)平行板電容器的電容跟極板間的距離d成反比,(2)錯(cuò)誤。(3)真空的相對(duì)介電常數(shù)為1，任何電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)都大于1，(3)正確。 四、常用電容器1.分類 按電介質(zhì)分：空氣電容器、_電容器、陶瓷電 容器、_電容器等。 按電容是否可變分：_電容器、_電容器。2.電容器的額定電壓和擊穿電壓(1)額定電壓：電容器能夠_時(shí)的電壓。(2)擊穿電壓：電介質(zhì)被_時(shí)在電容器兩極板上的極限電壓，若電壓超過這一限度，則電容器就會(huì)損壞。聚苯乙烯電解可變固定長期正常工作擊穿【想一想】電容器被擊穿后還有沒有容納電荷的本領(lǐng)？提示：電容器被擊穿后，兩極板間不再絕緣，成為一個(gè)導(dǎo)體，便失去了容納電荷

5、的本領(lǐng)。 電容器充、放電過程的特點(diǎn)【探究導(dǎo)引】如圖為電容器放電時(shí)的電流圖像，觀察圖像，思考以下問題：(1)電容器的放電電流是恒定電流還是瞬時(shí)電流？(2)電容器充、放電時(shí)，伴隨著哪些物理量的變化？(3)電容器充、放電時(shí)，能量轉(zhuǎn)化情況如何？【要點(diǎn)整合】1.充電過程的特點(diǎn)(1)充電電流從電容器正極板流入，從電容器負(fù)極板流出。(2)充電時(shí)電容器所帶電荷量增加，極板間電壓升高，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)。(3)電容器充電結(jié)束后，電容器所在電路中無電流，電容器兩極板間電壓與充電電壓相等。(4)充電過程中，其他能轉(zhuǎn)化為電容器中的電場(chǎng)能。2.放電過程的特點(diǎn)(1)放電電流從電容器正極板流出，從電容器負(fù)極板流入。(2)放

6、電時(shí)電容器所帶電荷量減少，極板間電壓降低，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度減弱。(3)電容器放電結(jié)束后，電容器所在電路中無電流，電容器不再帶有電荷，電容器兩極板間電壓為零。(4)放電過程中，電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他能。3.電容器在充、放電的過程中，電容器所帶的電荷量發(fā)生變化，同時(shí)電容器兩極板間的電壓也相應(yīng)變化，則【特別提醒】(1)電容器的充電電流、放電電流都是瞬時(shí)電流，電流迅速變化并消失。(2)充電結(jié)束后，電容器的兩個(gè)極板帶上等量異種電荷，電容器的帶電量是指電容器的一個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值?！镜淅?】關(guān)于電容器的充、放電，下列說法中正確的是( )A.充、放電過程中，外電路有瞬時(shí)電流B.充、放電過程中，外電路有恒定電流

7、C.充電過程中電源提供的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.放電過程中電容器中的電場(chǎng)能逐漸減少【思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：【規(guī)范解答】選A、D。充電電流和放電電流都是瞬時(shí)電流，當(dāng)電容器兩端電壓與電源電壓相等或其電壓為零時(shí)，電流消失，選項(xiàng)A正確、B錯(cuò)誤；充電過程中電源提供的電能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。放電過程中電容器中的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，選項(xiàng)D正確?！咀兪接?xùn)練】如圖所示實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于平行板電容器的充、放電，下列說法正確的是( )A.開關(guān)接1時(shí)，平行板電容器充電，且上極板帶正電B.開關(guān)接1時(shí)，平行板電容器充電，且上極板帶負(fù)電C.開關(guān)接2時(shí)，平行板電容器充電，且上極板帶正電D.開關(guān)接2時(shí)，平行板

8、電容器充電，且上極板帶負(fù)電【解析】選A。開關(guān)接1時(shí)，平行板電容器充電，上極板與電源正極相連而帶正電，A對(duì)，B錯(cuò)；開關(guān)接2時(shí)，平行板電容器放電，放電結(jié)束后上下極板均不帶電，C、D錯(cuò)。 兩個(gè)公式的對(duì)比【探究導(dǎo)引】現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)、手機(jī)的觸摸屏很多采用的是電容式觸摸屏,思考以下問題：(1)電容式觸摸屏是通過什么物理量的改變來改變電容的？(2)平行板電容器的電容減小時(shí)，它所帶電量也一定減小嗎？【要點(diǎn)整合】電容器電容的定義式與決定式的比較【特別提醒】(1)電容器是一種元件，而電容則是一個(gè)物理量，用來表示電容器的性質(zhì)；(2)高中階段對(duì)平行板電容器的決定式 只要求定性了解，不要求應(yīng)用該式進(jìn)行計(jì)算?！镜淅?】(2

9、011天津高考)板間距為d的平行板電容器所帶電荷量為Q時(shí)，兩極板間電勢(shì)差為U1，板間場(chǎng)強(qiáng)為E1，現(xiàn)將電容器所帶電荷量變?yōu)?Q，板間距變?yōu)?d，其他條件不變，這時(shí)兩極板間電勢(shì)差為U2，板間場(chǎng)強(qiáng)為E2，下列說法正確的是( )A.U2=U1，E2=E1 B.U2=2U1，E2=4E1C.U2=U1，E2=2E1 D.U2=2U1，E2=2E1【思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí)可按以下思路分析：【規(guī)范解答】選C。當(dāng)平行板電容器的其他條件不變，板間距離變?yōu)?d時(shí)，電容器的電容為 又知電容器的帶電量變?yōu)?Q，則得知 即U2=U1。根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)之間的關(guān)系式 得 因此選項(xiàng)C正確，其他選項(xiàng)都錯(cuò)誤?！究偨Y(jié)提升】

10、判斷平行板電容器電容變化的方法明確平行板電容器電容的決定因素，根據(jù)電容的決定式 進(jìn)行判斷：(1)只改變兩極板間的距離d，d越大，C越??；d越小，C越大。(2)只改變兩極板的正對(duì)面積S，S越小，C越??；S越大，C越大。(3)只改變極板間電介質(zhì)(相對(duì)介電常數(shù)為 )， 增大，C增大； 減小，C減小?！咀兪接?xùn)練】對(duì)于水平放置的平行板電容器，下列說法正確的是( )A.將兩極板間的距離加大，電容將增大B.將兩極板平行錯(cuò)開，使正對(duì)面積減小，電容將減小C.使兩極板間的電壓升高，電容將減小D.增加兩極板上的帶電量，電容將增大【解析】選B。公式 是平行板電容器電容的決定式，由公式可知，d增大時(shí)C減小，S減小時(shí)C減

11、小，A項(xiàng)錯(cuò)誤、B項(xiàng)正確;公式 是電容的定義式，電容不隨Q、U的變化而變化，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。 平行板電容器的兩類典型問題【探究導(dǎo)引】電容式觸摸屏構(gòu)造如圖所示，觀察圖片，思考以下問題：(1)若電容器兩極板間電壓不變，極板間距離減小，電容器的帶電量如何變化？(2)若電容器帶電量不變，極板間距離減小，電容器兩極板間的電壓如何變化？(3)電容器兩極板間電壓不變，極板間距離減小，有哪些物理量隨之變化？【要點(diǎn)整合】1.板間電場(chǎng)強(qiáng)度的兩個(gè)關(guān)系式(1)電壓與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系式：(2)板間場(chǎng)強(qiáng)的決定式：推導(dǎo)： 所以2.兩類基本問題的分析 (1)兩類問題電容器兩極板始終與電源兩極相連(此時(shí)板間電壓U保持不變)；電容器充電

12、后與電源斷開(此時(shí)帶電量Q保持不變)。(2)分析思路：【特別提醒】(1)電容器兩極板的正對(duì)面積不同于電容器兩極板的面積，要注意區(qū)別。(2)分析電容器的兩類問題的關(guān)鍵是明確所研究的問題屬于電壓不變型還是電量不變型?！镜淅?】(2012江蘇高考)一充電后的平行板電容器保持兩板間的正對(duì)面積、間距和電荷量不變，在兩板間插入一電介質(zhì)，其電容C和兩極板間的電勢(shì)差U的變化情況是( )A.C和U均增大 B.C增大，U減小C.C減小，U增大 D.C和U均減小【思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí)可按以下思路分析：【規(guī)范解答】選B。根據(jù) 當(dāng)S、d不變， 增大時(shí)，電容C增大，根據(jù) Q不變，C增大，所以電勢(shì)差U減小，B正確?！咀兪接?xùn)

13、練】連接在電池兩極上的平行板電容器，當(dāng)兩極板間的距離減小時(shí)，則( )A.電容器的電容C變大B.電容器極板所帶的電荷量Q變大C.電容器兩極板間的電勢(shì)差U變大D.電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E變大【解析】選A、B、D。由 知，兩極板間的距離d減小，電容C變大，A對(duì)；由于電容器兩極板和電源保持連接，故兩極板間的電勢(shì)差U不變，C錯(cuò)；由 知，電容器所帶的電荷量Q變大，B對(duì)；因?yàn)閁不變，由 知，由于兩極板間距離d減小，電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E變大，D對(duì)。【變式備選】平行板電容器充電后，與電池兩極斷開連接，當(dāng)兩極板間的距離減小時(shí)( )A.電容器的電容C變大B.電容器極板的帶電量Q變大C.電容器兩極板間的電勢(shì)差

14、U變大D.電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E不變【解析】選A、D。由 知，兩極板間的距離d減小，電容C變大，A對(duì)；由于電容器與電池兩極斷開連接，無充、放電通路，電容器極板的帶電量Q不變，B錯(cuò)；由 知，電勢(shì)差U減小，C錯(cuò)；由于 故電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E不變，D對(duì)。【溫馨提示】利用一些特殊的電容器，根據(jù)電容的變化就可以判斷另外一些量的變化情況，這類問題有比較廣泛的應(yīng)用，也是一種比較常見的考查形式?！镜淅總鞲衅魇前逊请妼W(xué)量(如速度、溫度、壓力等)的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的變化的一種元件，在自動(dòng)控制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，如圖所示是測(cè)定液面高度h的電容式傳感器，在導(dǎo)線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì)，放入導(dǎo)電液體中，導(dǎo)

15、線芯和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩個(gè)極，導(dǎo)線芯外面的絕緣物質(zhì)就是電介質(zhì)，測(cè)出電容器電容C的變化，就可以知道h的變化情況，兩者的關(guān)系是( )考查內(nèi)容 電容器的實(shí)際應(yīng)用 A.C增大表示h增大B.C增大表示h減小C.C減小表示h減小D.C減小表示h增大【思路點(diǎn)撥】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn):【規(guī)范解答】選A、C。由平行板電容器的電容 知， 、d一定時(shí)，電容器的電容C增大，表明電容器兩極的正對(duì)面積增大，即液面高度h增大，A正確，B錯(cuò)誤；同理，C減小時(shí)，表明電容器兩極的正對(duì)面積減小，即液面高度h減小，C正確，D錯(cuò)誤。電容器與力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)綜合問題關(guān)于電容器與力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)相結(jié)合的問題，電場(chǎng)強(qiáng)度是聯(lián)系電場(chǎng)問題和力學(xué)

16、問題的橋梁。分析此類問題時(shí)應(yīng)注意：(1)若已知電壓、電量或電容的變化情況，應(yīng)先根據(jù) 或 分析兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的變化，然后分析物體的受力情況及運(yùn)動(dòng)情況的變化。(2)若已知物體運(yùn)動(dòng)情況的變化，應(yīng)先根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況分析電場(chǎng)力的變化，由此判斷電場(chǎng)強(qiáng)度的變化，進(jìn)而判斷電壓、電量或電容的變化規(guī)律。【案例展示】如圖所示，平行板電容器的兩極板A、B接于電池兩極，一帶正電的小球懸掛在電容器內(nèi)部，閉合S，電容器充電，這時(shí)懸線偏離豎直方向的夾角為，下列說法中正確的是( )A.保持S閉合，將A板向B板靠近，則增大B.保持S閉合，將A板向B板靠近，則不變C.斷開S，將A板向B板靠近，則增大D.斷開S，將A板向B板靠近，則不

17、變【規(guī)范解答】選A、D。保持S閉合，則電容器兩極板間的電壓不變，由 可知，當(dāng)A板向B板靠近時(shí)，E增大，小球所受電場(chǎng)力增大，增大，A正確，B錯(cuò)誤；斷開S，則兩板帶電荷量不變，由 可知，將A板向B板靠近，并不改變板間電場(chǎng)強(qiáng)度，小球所受的電場(chǎng)力不變，故不變，D正確，C錯(cuò)誤?！久麕燑c(diǎn)評(píng)】通過上面的分析，可得出以下兩點(diǎn)：(1)若電容器極板上的電荷面密度不變，無論極板間的距離如何變化，電場(chǎng)強(qiáng)度不變。(2)若電容器極板上的電壓不變，則電場(chǎng)強(qiáng)度與極板間的距離成反比。1.下面關(guān)于電容器及其電容的敘述正確的是( )A.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)體是否帶電無關(guān)B.電容器所帶的電荷

18、量是指兩個(gè)極板所帶電荷量的代數(shù)和C.電容器的電容由電容器的結(jié)構(gòu)決定D.電容器充電時(shí)儲(chǔ)存電場(chǎng)能，放電時(shí)釋放電場(chǎng)能【解析】選A、C、D。電容器是儲(chǔ)存電荷的容器，它里面有無電荷不影響其儲(chǔ)存電荷的能力，A正確；電容器所帶的電荷量指任一極板所帶電荷量的絕對(duì)值，B錯(cuò)；電容器的電容由電容器的結(jié)構(gòu)決定，不隨帶電量的變化而變化，C正確;電容器充電時(shí)儲(chǔ)存電場(chǎng)能，放電時(shí)釋放電場(chǎng)能，D正確。2.(2012南京高二檢測(cè))關(guān)于電容器的電容，下列說法正確的是( )A.電容器所帶的電荷越多，電容就越大B.電容器兩極板間的電壓越高，電容就越大C.電容器不帶電荷時(shí)，電容器的電容為零D.電容是描述電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量【解析】選D。電容是描述電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，電容的大小是由電容器本身結(jié)構(gòu)決定的，與兩極板間電壓及電容器所帶電荷量無關(guān)，選項(xiàng)D正確。3.將可變電容器動(dòng)片旋出一些( )A.電容器的電容增大B.電容器的電容減小C.電容器的電容不變D.以上說法都有可能【解析】選B?？勺冸娙萜鲃?dòng)片旋出后，極板間正對(duì)面積減小，由 可得：電容器的電容減小，選項(xiàng)B正確。4.某一電容器外殼上標(biāo)注的是“300 V 5 F”，則下列說法正確的是( )A.該電容器可在300 V以下電壓下正常工作B.該電容器只能在300 V電壓時(shí)正常工作C.電壓是200 V時(shí)，電容仍是5