《-電容器的電容》參考教案

PAGEPAGE9電容器的電容【教學目標】1．了解電容器概念及基本作用。2．了解電容器的結構，了解常用電容器種類。3．知道平行板電容器的電容跟哪些因素有關，有什么關系？【教學重點】電容的概念，影響電容大小的因素。【教學難點】電容的概念，電容器的電量與電壓的關系，電容的充、放電?！窘虒W過程】一、新課引入教師：兩塊相互靠近，平行放置的金屬板，如果分別帶上等量異種電荷，它們之間有沒有電場？兩金屬板間有沒有電勢差？教師歸納小結由此可見，相互靠近的兩金屬板構成的裝置具有儲存電荷的作用，或者說它可以容納電荷，而兩板所帶正、負電荷越多，板間電場就越強，兩板間的電勢差就越大。那么有什么方法可以使兩金屬板帶上正、負電荷呢？將兩金屬極分別按到電源的正、負兩板上（同時畫出電路）將“25V，4700μF”電容器（出示實物）充以16V電壓，然后短路放電產(chǎn)生白熾的火花，并發(fā)出較大的聲響。然后教師明確告訴學生“電容器可以容納電荷”。如何解釋這一現(xiàn)象呢？（學生疑惑）現(xiàn)在我們來學習有關電容器的知識。二、新課教學1．電容器電容器是電氣設備中的一種重要元件，在電子技術、電工技術中有很重要的應用。收音機、電視機、充電器、電風扇、日光燈等電器中有廣泛的應用。（1）電容器的構成在兩個相互靠近的導體中間夾上一層絕緣物質（也叫電介質）就是一個電容器。這兩個導體叫做電容器的兩個極。教師出示平行板電容器、紙介電容器（展開），介紹它們的內部結構，并指出平行板電容器是最簡單的電容器，再介紹一般電容器的符號。2．常用電容器教師介紹常用電容器的種類：（1）固定電容器：電容固定不變。（2）可變電容器：兩極由兩組鋁片組成，固定的一組鋁片叫做定片；可以轉動的一組鋁片叫做動片；空氣為電介質。（通過改變兩極間的正對面積或距離來改變電容。）3．電容器使用時應注意的問題通過演示電容器上的參數(shù)強調電容器使用時應注意的問題：（1）電容器的擊穿電壓加在電容器兩極板上的電壓不能超過某一限度，超過這個限度，電介質將被擊穿，電容器損壞，這個極限電壓稱為擊穿電壓。（2）電容器的額定電壓電容器正常工作時兩極板上的最大電壓。電容器外殼上標的就是額定電壓，它比擊穿電壓要低。（3）電解電容器的極性電解電容器在使用時注意正負極，長引腳為正極?！纠}1】某電容器上標有“1.5μF9V”的字樣，則（B）A．該電容器所帶電荷量不能超過1.5CB．該電容器所加電壓不能超過9VC．該電容器擊穿電壓為9VD．當給該電容器加4.5V的電壓時，它的電容值變?yōu)?.75μF4．電容器充放電使電容器帶電叫做充電，把電容器的一個極板接電池組的正極，另一個極板接電池組的負極，兩個極板分別帶上了等量的異種電荷，電容器的一個極板上所帶電量的絕對值叫做電容器所帶的電量，充了電的電容器的兩極板之間有電場。兩板之間有電勢差（電壓）使充電后的電容器失去電荷叫做放電，用一根導線把電容器的兩極接通，兩極上的電荷互相中和，電容器就不帶電了，放了電后兩極之間不再存在電場，也沒有電勢差。教師講解充、放電過程電荷移動，電場、電勢差的變化。5．電容電容器充電后的帶電量跟兩極板間電勢差有什么關系？（學生疑惑，思考片刻）我們用實驗來分析。分別用8V、12V、16V電源給“25V4700μF”電容器充電，再放電，觀察放電的火花與聲響（增加學生感性認識）。結果：“25V4700μF”充8V，放電產(chǎn)生桔紅色火星，幾乎無聲音。充12V，放電產(chǎn)生白色熾光，有聲音。充16V，放電產(chǎn)生更強的白熾火花，很大聲音。由此可知，電容器充電后的帶電量Q，是跟它的兩極間的電勢差（電壓）有關的。兩極間電勢差隨所帶電量的增加而增加。用不同電容器重做上述實驗，又如何？用16V電源分別給“25V4700μF”和“25V1000μF”的電容器充電，再放電。結果：“25V4700μF”放電產(chǎn)生白熾的火花放電“25V1000μF”放電產(chǎn)生桔紅色的火星放電由此可知，不同的電容器，電勢差增加1V所需要增加的電量是不同的。師生總結實驗結果同一電容器，兩極間電勢差隨所帶電量的增加而增加，對不同的電容器，電勢差增加1V所需要增加的電量是不同的。為了表示這種特征，我們把使電容器的兩極間的電勢差增加1V所需的電量，叫做電容器的電容。兩極板間的電勢差增加1伏所需的電量多，電容器的電容大。所需電量少，電容器的電容小。因此，電容是表征電容器容納電荷的本領大小的物理量。這種情形相當于直筒容器容納水的情形，以下兩個不同的容器，要使水面升高1cm所需的水量不同，乙容器比甲容器所需要的水量多，說明了乙容器容納水的本領比甲容器大。（類比法）電容器水容器容納儲存電荷容納儲存水電荷量Q水量V電勢差U水位差h電容C橫截面S電容的符號是C，國際單位制里電容的單位是法拉，簡稱法，符號是F教師說明法的含義，再介紹較小的單位微法、皮法。1μF=10-6F1pF=10-6μF=10-12電容是表征電容器容納電荷特性的物理量，它的大小是由電容器的本身結構決定的（如裝水容器的裝水本領由容器本身結構決定一樣）電容器的電容跟兩極板的正對面積、兩極板的距離以及兩極板間的電介質都有關系，增大兩極板正對的面積，電容就增大。減少極板間距離，電容也增大。6．平行板電容器電容電容器中具有代表性的一種。（1）構成：兩塊平行相互絕緣金屬板。構成里可強調一下：①兩極間距d；②兩極正對面積S。描述一對平行板的幾何特性。注意說明，兩板所帶電量應是等量異號的（前面實驗已證明）。（2）量度：，Q是某一極板所帶電量的絕對值。（3）影響平行板電容器電容的因素：實驗：先說明靜電計的作用：指針偏角越大，指針與殼間電勢差越大。充電完畢后，斷開極板A、B與起電機連線，Q不變，改變A、B極板間距離，可見板間距增大時，靜電計指針偏角變大，板間距減小時，靜電計指針偏角減小。分析：d增大，C＝，Q不變，U增大，C減小。d增大，C＝，U減小，C增大。①理論和實驗精確證明：C∝實驗：改變AB兩板正對面積S，可觀察到S增大時，指針偏角變??；S減小時，指針偏角變大。分析：Q不變，U減小，C＝，C增大，S增大。Q不變，U增大，C＝，C減小，S減小。②理論和實驗可精確證明：C∝S實驗：固定A、B位置不變，把電介質板插入，可觀察到電介質板進入過程中，靜電計指針偏角變小。分析：Q不變，U變小，C＝，C變大。電介質一般指絕緣物質，無自由電荷，電荷可在平衡位置附近做微小振動。當絕緣物質處于外加電場中時，這些電荷受力，其分布將發(fā)生一定的變化，在靠近正極板表面上出現(xiàn)負電荷，在靠近負極板表面上出現(xiàn)正電荷。這些電荷不是自由電荷，而是被束縛在電介質上，不能自由移動。這些束縛電荷使板間電場削弱，兩板間電勢差U降低，從而使靜電計指針偏角減小。③兩極板間插入電介質時比不插入電介質時電容大。給出平行板電容器電容公式：C＝，ε為介電常數(shù)，k為靜電力恒量。這里也可以用能的觀點加以分析：電介質板插入過程中，由于束縛電荷與極板上電荷相互吸引力做功，電勢能減少，故電勢差降低。（4）幾種常用電介質的相對介電常數(shù)電介質空氣煤油石蠟陶瓷玻璃云母水ε1.000522.0~2.164~116~881（5）平行板電容器內電場：實驗：（建議）在一塊金屬板上固定一些細尼龍絲，把兩金屬板平行正對放置，并用起電機使兩板帶電，可見尼龍絲幾乎垂直于板，且相互平行地立起來。從細尼龍絲的分布情況，可看出板間電場的特點。①板間電場可看作勻強電場：E=U/dU為兩板間電勢差，d為兩板間距。②場源關系E＝而C＝故E＝Q不變，板間電場強度E與板間距無關。U不變，電容器始終與電源兩極相連，E與d成反比，Q=CU，Q與d也成反比?！纠}2】如圖所示，是一個由電池、電阻R與平行板電容器組成的串聯(lián)電路，在增大電容器兩極板間距離的過程中（）A．電阻R中沒有電流B．電容器的電容變小C．電阻R中有從a流向b的電流D．電阻R中有從b流向a的電流【拓展提高1】用兩節(jié)相同的電池分別給兩個原來不