《課時(shí)講練通》-學(xué)年高中物理人教版選修-教師用書配套課件第一章電容器的電容

8電容器的電容目標(biāo)定位核心提示1.知道電容器的概念,認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的電容器,通過(guò)實(shí)驗(yàn)感知電容器的充、放電現(xiàn)象。2.理解電容的概念及定義方法,掌握電容的定義、公式、單位,并會(huì)應(yīng)用定義式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解影響平行板電容器電容大小的因素,了解平行板電容器的電容公式,知道改變電容器的電容大小的方法。重點(diǎn):1.電容的概念及影響電容器電容大小的因素。2.電容公式的理解。難點(diǎn):1.電容的引入與理解。2.研究影響平行板電容器電容大小的因素的實(shí)驗(yàn)探究。3.電容公式的理解及應(yīng)用。一、電容器電容1.電容器:兩個(gè)彼此_____又相距很___的導(dǎo)體就組成了一個(gè)電容器。電容器可以儲(chǔ)存電荷。2.電容器的充、放電:(1)電容器充電:使電容器極板_____的過(guò)程。(2)電容器放電:使充電后的電容器極板_________的過(guò)程。(3)電容器充電后帶電特點(diǎn):兩極板帶_________電荷。絕緣近帶電失去電荷等量異種3.電容:電容器所帶的_______與電容器兩極板間的_______的比值叫電容。定義式C=___。4.電容的物理意義:電容是描述電容器_____電荷本領(lǐng)的物理量。5.電容的單位:國(guó)際單位:_____,符號(hào)F,常用單位:微法(μF)、皮法(pF)。1F=106μF=1012pF。電荷量電勢(shì)差儲(chǔ)存法拉二、平行板電容器的電容常用電容器1.決定電容大小的因素:平行板電容器的電容C與平行板__________S、電介質(zhì)的相對(duì)_________εr成正比,與_____________d成反比。平行板電容器電容的公式:C=_____,式中k為靜電力常量。此式為平行板電容器電容的決定式。正對(duì)面積介電常數(shù)極板間的距離2.常用電容器:(1)分類。①按電介質(zhì)分:空氣電容器、_________電容器、陶瓷電容器、_____電容器等;②按是否可變分:可變電容器、_____電容器等。(2)電容器的額定電壓和擊穿電壓。①額定電壓:電容器能夠長(zhǎng)期_________時(shí)的電壓。②擊穿電壓:電介質(zhì)被擊穿時(shí)加在電容器兩極板上的_____電壓,若電壓超過(guò)這一限度,電容器就會(huì)損壞。聚苯乙烯電解固定正常工作極限一、判一判1.靜電計(jì)是測(cè)電勢(shì)差的儀器。(

)2.電容器所帶電量是指兩極板帶電量之和。(

)3.電容器的電容與它所帶的電荷量成正比。(

)4.電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電壓增加1V時(shí)所需增加的電荷量。(

)提示：1.√。靜電計(jì)是測(cè)電勢(shì)差的儀器,從指針的偏角就可以測(cè)出兩個(gè)導(dǎo)體間的電勢(shì)差。2.×。電容器帶電量指的是一個(gè)極板的帶電量。3.×。電容的大小是由電容器本身結(jié)構(gòu)決定的,與兩板間電壓及電容器所帶電荷量無(wú)關(guān)。4.√。由C=可知電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電壓增加1V時(shí)所需增加的電荷量。二、選一選下列關(guān)于電容器電容的說(shuō)法中,正確的是(

)A.電容是描述電容器儲(chǔ)存電荷多少的物理量B.電容器所帶的電荷量越多,其電容越大C.電容器兩極板間的電壓增大,其電容也增大D.電容器的電容是由其本身性質(zhì)決定的,與它是否帶電或所帶電荷量的多少無(wú)關(guān)提示：選D。電容是描述電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量,單位電壓所容納的電荷量越多,電容越大,故A錯(cuò);電容器的電容與電容器自身的結(jié)構(gòu)有關(guān),與其兩極板間的電壓無(wú)關(guān),與兩極板是否帶電或所帶電荷量的多少無(wú)關(guān),故B、C錯(cuò),D對(duì)。三、想一想1.根據(jù)公式C=,有的同學(xué)認(rèn)為C與Q成正比,且與U成反比,這種觀點(diǎn)對(duì)嗎?為什么?提示：不對(duì)。C=是電容的定義式,電容C等于Q與U的比值,不能理解為電容C和Q成正比,與U成反比。一個(gè)電容器的電容大小是由電容器本身的因素決定的,與電容器是否帶電及帶電量的多少無(wú)關(guān)。2.電容器被擊穿后還有沒(méi)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,便失去了容納電荷的本領(lǐng)。主題一電容器電容【實(shí)驗(yàn)探究】按如圖所示電路連接好器材,使開(kāi)關(guān)S先后接觸a、b,觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況。試結(jié)合上述現(xiàn)象討論:(1)當(dāng)S先后接a和接b時(shí),會(huì)觀察到電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況是怎樣的呢?提示：當(dāng)S接a時(shí),電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn);當(dāng)S接b時(shí),電流表指針?lè)聪蚱D(zhuǎn)。(2)電容器的工作過(guò)程是怎樣的?工作過(guò)程中能量是如何轉(zhuǎn)化的?提示：①充電過(guò)程和放電過(guò)程。②充電過(guò)程中其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,放電過(guò)程中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。(3)電容器的帶電量Q與兩極板間的電壓U有什么關(guān)系?反映了電容器怎樣的特性?怎樣描述?提示：電容器兩極板間的電勢(shì)差隨電荷量的增加而增加,電荷量和電勢(shì)差成正比,它們的比值是一個(gè)恒量,每一個(gè)電容器都有一個(gè)屬于自己的常數(shù),與所帶電荷量的多少無(wú)關(guān)。這個(gè)比值反映了電容器容納電荷的能力大小,因此可用描述電容器容納電荷本領(lǐng)的大小即電容器的電容C=?！局R(shí)點(diǎn)睛】1.電容器充、放電過(guò)程的比較:過(guò)程內(nèi)容充電過(guò)程放電過(guò)程定義使電容器帶電的過(guò)程中和掉電容器所帶電荷的過(guò)程過(guò)程內(nèi)容充電過(guò)程放電過(guò)程過(guò)程示意電荷運(yùn)動(dòng)正電荷向A板移動(dòng),負(fù)電荷向B板移動(dòng)正電荷由A板移向B板(或負(fù)電荷由B板移向A板)電流方向順時(shí)針逆時(shí)針聯(lián)系兩個(gè)過(guò)程互逆,電容器電量、場(chǎng)強(qiáng)、能量的變化趨勢(shì)相反2.對(duì)電容器和電容的三點(diǎn)理解:(1)電容器是一個(gè)儀器,而電容是一個(gè)物理量,它表征了電容器容納電荷的本領(lǐng)。(2)電容器的電荷量是一個(gè)極板上電荷量的絕對(duì)值。(3)電容C是用比值定義法定義的,本章學(xué)過(guò)的電場(chǎng)強(qiáng)度E、電勢(shì)φ,都是用比值法定義的。電容C=,但不能說(shuō)電容C與Q成正比、與U成反比,電容C由電容器本身的性質(zhì)決定,與Q、U的大小無(wú)關(guān)。【誤區(qū)警示】理解電容的四點(diǎn)注意(1)電容是描述電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。(2)電容由電容器本身的介質(zhì)特性與幾何尺寸決定。(3)公式是電容的定義式，對(duì)任何電容器都適用。(4)對(duì)一個(gè)確定的電容器，其電容已確定，不會(huì)隨其帶電荷量的改變而改變。【典例1】(多選)(2014·楊浦區(qū)高二檢測(cè))如圖所示是描述對(duì)給定的電容器充電時(shí)其電荷量Q、電勢(shì)差U、電容C之間相互關(guān)系的圖像,其中正確的是(

)【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)明確以下兩點(diǎn):(1)對(duì)于給定的電容器,Q∝U。(2)電容器的電容C與Q、U無(wú)關(guān)?！窘馕觥窟xC、D。電容器的電容是由電容器本身決定的,與電容器所帶電荷量Q的大小和兩極板間的電勢(shì)差U的大小無(wú)關(guān),不能認(rèn)為C與Q成正比,與U成反比,故D正確,A、B錯(cuò)誤;而C圖中表示電容器所帶電荷量與極板間的電勢(shì)差成正比,其比值即電容器的電容不變,故C正確?！咀兪接?xùn)練】(2013·武漢高二檢測(cè))電容器A的電容比電容器B的電容大,這表明(

)A.A所帶的電荷量比B多B.A比B能容納更多的電荷量C.A的體積比B的體積大D.兩電容器的電壓都改變1V時(shí),A的電荷量改變比B的大【解析】選D。電容是電容器的固有屬性,由電容器本身的構(gòu)造決定,電容描述了電容器容納電荷的本領(lǐng)(電容器兩極板間的電壓每改變1V所改變電荷量的多少)大小,而不表示容納電荷的多少或帶電荷量的多少,故D對(duì),A、B、C都錯(cuò)。主題二平行板電容器的電容【實(shí)驗(yàn)探究】如圖,把一個(gè)已充電的平行板電容器和一靜電計(jì)相連。探究影響平行板電容器電容的因素。結(jié)合上述情境討論:(1)本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的方法是什么?提示：控制變量法。(2)如何應(yīng)用靜電計(jì)判斷電容的變化?提示：由Q=CU可知,由于極板上的電量Q幾乎不變,所以電容器的電容C與電壓U成反比,而電壓U的大小與靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度θ成正比,即兩個(gè)導(dǎo)體間的待測(cè)電壓U通過(guò)靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度θ指示出來(lái):θ變大,電壓U增大,說(shuō)明C減小;θ變小,電壓U減小,說(shuō)明C增大。(3)怎樣通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究平行板電容器的電容與各因素的關(guān)系?提示：①保持極板上的電荷量Q和兩極間距離d不變,改變兩極板的正對(duì)面積S,S越大,靜電計(jì)指示的電勢(shì)差越小。可得到:S越大,U越小,則C越大。②保持極板上的電荷量Q和兩極板的正對(duì)面積S不變,改變兩極板間的距離d,d越小,靜電計(jì)指示的電勢(shì)差越小?？傻玫?d越小,U越小,則C越大。③保持Q、S、d都不變,在兩極板中間插入電介質(zhì),靜電計(jì)指示的電勢(shì)差減小。可得到:插入電介質(zhì),U減小,C增大?！局R(shí)點(diǎn)睛】公式與的比較公式內(nèi)容公式特點(diǎn)定義式?jīng)Q定式意義對(duì)某電容器Q∝U,但=C不變,反映電容器容納電荷的本領(lǐng)平行板電容器,C∝εr,C∝S,C∝,反映了影響電容大小的因素聯(lián)系電容器容納電荷的本領(lǐng)由來(lái)量度,由本身的結(jié)構(gòu)(如平行板電容器的εr、S、d等因素)來(lái)決定【規(guī)律方法】

1.平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析方法：由于平行板電容器的極板間距d、極板正對(duì)面積S或相對(duì)介電常數(shù)εr變化而引起電容器的C、Q、U、E變化的分析方法：(1)電容器保持與電源連接，U保持不變；電容器充電后斷開(kāi)電源，帶電量Q不變。(2)由公式C=確定電容的變化。(3)由C=的關(guān)系判定Q或U的變化。(4)由E=確定電容器極板間場(chǎng)強(qiáng)的變化。2.兩類典型電容器動(dòng)態(tài)問(wèn)題的分析：(1)平行板電容器充電后，繼續(xù)保持電容器兩極板與電源兩極相連接，電容器的d、S、εr變化，將引起電容器的C、Q、U、E怎樣變化？這類問(wèn)題由于電容器始終連接在電源上，因此兩板間的電壓保持不變，可根據(jù)下列幾式討論C、Q、E的變化情況。(2)平行板電容器充電后，切斷與電源的連接，電容器的d、S、εr變化，將引起電容器的C、Q、U、E怎樣變化？這類問(wèn)題由于電容器充電后，切斷與電源的連接，使電容器的帶電量保持不變，可根據(jù)下列幾式討論C、U、E的變化情況。【典例2】(2012·江蘇高考)一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對(duì)面積、間距和電荷量不變，在兩極板間插入一電介質(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【解題指南】解答本題時(shí)要明確以下兩點(diǎn)：(1)本題中電容器的帶電量保持不變。(2)公式相結(jié)合進(jìn)行分析?！窘馕觥窟xB。由知，S和d不變，插入電介質(zhì)時(shí)，εr增大，電容增大，由可知：Q不變時(shí)，C增大，則兩板間的電勢(shì)差U一定減小，B正確?！咀兪接?xùn)練】(多選)在如圖所示電路中，A、B為兩塊豎直放置的金屬板，G是一只靜電計(jì)，開(kāi)關(guān)S合上后，靜電計(jì)指針張開(kāi)一個(gè)角度。下述哪些做法可使指針張角增大()A.使A、B兩板靠近一些B.使A、B兩板正對(duì)面積錯(cuò)開(kāi)一些C.斷開(kāi)S后，使B板向右平移拉開(kāi)一些D.斷開(kāi)S后，使A、B正對(duì)面積錯(cuò)開(kāi)一些【解析】選C、D。圖中靜電計(jì)的金屬桿接A板，外殼和B板均接地，靜電計(jì)顯示的是A、B兩極板間的電壓，指針張角越大，表示兩極板間的電壓越高，當(dāng)合上S后，A、B兩板與電源兩極相連，板間電壓等于電源電壓，保持不變，靜電計(jì)指針張角不變；當(dāng)斷開(kāi)S后，板間距離增大，正對(duì)面積減小，都會(huì)使A、B兩板間的電容變小，而電容器所帶電荷量不變，由C=可知，板間電壓U增大，從而靜電計(jì)指針張角增大。故正確答案為C、D。1.(多選)關(guān)于電容器，下列說(shuō)法正確的是()A.若電容器不帶電，則電容C為零B.電容C與電容器所帶電荷量Q成正比，與電壓U成反比C.電容C與電容器所帶電荷量Q的多少無(wú)關(guān)D.平行板電容器的電容跟兩極板間的距離成正比E.平行板電容器的電容在兩極板間距離和正對(duì)面積一定時(shí)，跟充滿極板間的電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)成正比F.平行板電容器的電容在兩極板間距離和電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)一定時(shí)，跟兩極板的正對(duì)面積成正比【解析】選C、E、F。電容定義式不是電容的決定式，電容C由電容器本身的因素決定，與Q、U無(wú)關(guān)，故A、B錯(cuò)，C對(duì)；根據(jù)可知，平行板電容器的電容跟兩極板間的距離成反比，D錯(cuò)誤；跟充滿極板間的電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)成正比，E正確；跟兩極板的正對(duì)面積成正比，F(xiàn)正確。2.(多選)一個(gè)電容器的規(guī)格是100μF、25V，對(duì)這兩個(gè)數(shù)據(jù)的理解正確的是()A.這個(gè)電容器加上25V電壓時(shí)，電容才是100μFB.這個(gè)電容器的最大電容是100μF，當(dāng)帶電荷量較少時(shí)，電容小于100μFC.這個(gè)電容器所加電壓不能高于25VD.這個(gè)電容器所加電壓可以低于25V，但電容不變，總是100μF【解析】選C、D。100μF表示該電容器的電容大小，與電容器的Q、U無(wú)關(guān)，故A、B錯(cuò)，D對(duì)；25V表示電容器的額定電壓，所加電壓不能高于25V，故C對(duì)。3.(多選)(2013·臨沂高二檢測(cè))傳感器是把非電學(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)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()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【解析】選A、C。根據(jù)電容C的變化可以判斷兩極板正對(duì)面積的變化；從而判斷h的變化。由平行板電容器的電容C∝知，εr、d一定時(shí)，電容器的電容C增大時(shí)，表明電容器兩極板的正對(duì)面積增大了，即液面高度h增大，所以A正確。同理，C減小時(shí)，表明電容器兩極板的正對(duì)面積減小了，即液面高度h減小，所以C正確。故正確答案為A、C。4.(多選)如圖所示是一個(gè)由電