高中物理 11電容、電容器導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修

1、七、電容器與電容要點導(dǎo)學(xué)本節(jié)主要學(xué)習(xí)電容的概念。1兩塊相互靠近又的導(dǎo)體組成電容器，電容器能儲存電荷。使電容器帶電的過程叫。充電后電容器的兩極帶等量異種電荷，叫電容器的帶電量。使帶電后的電容器失去電荷的過程叫。2電容是用比值的方法定義的：跟的比值叫電容，即C=。此式與電阻的定義式R=U/I有對稱美。電容的單位是法，符號是F，且1F=1C/V、1F=106F=1012pF。值得注意的是：電容是描述電容器本領(lǐng)大小的物理量，它由電容器本身的構(gòu)造因數(shù)決定，對于平行板電容器：C=。此式與電阻的計算式R=具有對稱美，后式中的與前式中的都是由材料性質(zhì)決定的量。3從構(gòu)造上看，常用的電容器分兩類：和，前者的電容是

2、固定不變的，后者一般是通過改變兩極的正對面積來改變其電容的，當(dāng)然也可以通過改變兩極間的距離或改變電容器所充的來改變其電容。4加在電容器兩極間的電壓不能超過某一限度，超過這個限度，電介質(zhì)將被擊穿，電容器損壞，這個極限電壓叫。電容器上一般都標明電容器的和額定電壓的數(shù)值，額定電壓是指電容器長期工作時所能承受的電壓，額定電壓比擊穿電壓要 。范例精析例1兩平行金屬板正對放置，充電后兩板間的電勢差為2V，兩極板帶電量分別為+610-6C和-610-6C，求（）電容C；（）若電勢差升高1V，電容C和電容器所帶電量Q分別為多少？解析（）根椐電容的定義式得：C=Q/U=610-6/2=310-6(F)；(2)若

3、電勢差升高1V，電容器的電容仍不變，但電容器所帶電量Q=C U=310-63=910-6(C)。拓展電容的大小等于電容器所帶的電量跟電容器兩極間電勢差的比值?？梢宰C明：電容的大小也等于電容器帶電量的改變量Q跟對應(yīng)的兩極間電勢差的改變量U的比值。即。例2連接在電池兩極上的平行板電容器在兩板間的距離減小時（ ）A電容器的電容C變大B電容器的帶電量Q變大C 電容器兩板間的電勢差U變大D電容器兩板間的電場強度E變大解析平行板電容器的電容C=S/4kd。當(dāng)兩板間距離d減小時，電容C變大；因為電容器連接在電池的兩極上，所以電容器兩板間的電壓為定值。根據(jù)電容的定義C=Q/U知：U不變C變大時，Q將變大；平行

4、板電容器兩板間的電場是勻強電場，由E=U/d知：U不變d變小時，E將變大。綜上所述，本題的正確答案是ABD。拓展求解平行板電容器動態(tài)變化問題時，首先要分清什么量在變、什么量不在變。這里有兩點必須注意：（）保持電容器和電源連接時，U不變；（）電容器充電后跟電源脫開時，Q不變。請思考：連接在電池兩極上的平行板電容器充電后跟電源脫開，在兩板間的距離減小時，電容器的電容C、電容器的帶電量Q、電容器兩板間的電勢差U、電容器兩板間的電場強度E將怎樣改變？圖1-7-1例3 (1996年全國高考題)如圖l-7-1平行板電容器的極板A與一靈敏靜電計相接，靜電計指針如圖。極板B和靜電計外殼接地若極板B稍向上移動一

5、點，觀察到靜電計指針張角變大，作出平行極電容器電容變小的結(jié)論的依據(jù)是（ ）A兩極板間的電壓不變，極板上的電量變小B兩極板間的電壓不變，極板上的電量變大C極板的電量幾乎不變，兩極板間的電壓變小D極板的電量幾乎不變，兩極板間的電壓變大解析 本實驗平行板電容器和靜電計所帶總電量應(yīng)不變，由于靜電計所帶電量極少，故忽略靜電計帶電量的變化，平行板電容器極板帶電量應(yīng)視為幾乎不變再根據(jù)靜電計指針張角變大，知兩板間的電壓變大，所以電容變小。正確的選項是D。圖1-7-2拓展 此實驗要求電容器的電荷量遠大于靜電計所帶的電荷量，所以A、B兩板的正對面積應(yīng)該較大，兩板間的距離應(yīng)該小一些。例4 相距為d的兩塊平行金屬板M

6、、N，分別與電源的正、負極相連電鍵閉合后M、N間產(chǎn)生勻強電場，一電子垂直于電場方向，從M邊的邊緣射入電場，經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)恰好打在N板的中央，如圖1-7-2所示。設(shè)電子總是從M板的邊緣射入電場，并且兩板的正對面積不變，問：(1)為使電子能飛出電場，M板在圖示平面內(nèi)應(yīng)如何移動?(2)若先把電鍵斷開，為使電子能飛出電場，M板在圖示平面內(nèi)又應(yīng)如何移動?解析 電子在兩板間的勻強電場中作類似于平拋的曲線運動。要讓電子飛出電場，必須延長飛行時間。（1）如果電鍵閉合，則兩板間的電壓不變，把M板向上移動，可以使電場強度E變小，電子在垂直于極板方向的加速度減小，延長了飛行時間，就可以飛出電場。（2）如果電鍵斷開，則兩

7、極板上的電荷量不變。只要兩板的正對面積不變，兩板間的電場強度就不變。（）此時把M板向上移動，由于板間距離的增加，使飛行時間延長，可以讓電子飛出電場。拓展 雖然兩種情況下都是把M板向上移動，但是移動M板的效果是不同的。如果只要求電子恰好離開電場，后者移動M的距離應(yīng)該是前者移動距離的兩倍。例5 電容器的放電的I-t曲線如圖1-7-3所示，試根據(jù)此圖估算電容器釋放的電荷量。解析 在電容器的放電曲線I-t圖中，電流隨時間的變化是不均勻的，但是我們可以根據(jù)電流的定義I=得出，在很小的情況下，我們可以認為電流是不變的，在不同的時刻釋放的電荷量分別為，電容器釋放的電荷總量等于Q=（）。而在圖象中就是高為的、

8、長為Ii的小矩形面積，這些小矩形的面積之和等于I-t圖象與橫坐標軸之間的面積。我們可以用油膜法測分子直徑時計算油膜面積的方法來計算I-t圖象與橫軸包圍的面積（數(shù)小方格的格數(shù)）。我們從左向右以豎排的小格數(shù)來求和，N=（16+10+8+6+5+4+3+3+2+2+2+2+2+1+1+5）=72。根據(jù)圖象縱橫坐標的單位可知，每小格代表的電荷量是410-8C，所以電容器釋放的總電量Q=2.8810-6C。I/mAt/10-2s02134512345圖1-7-3拓展 如果我們知道給電容器充電的電流的電壓U，那么就可以根據(jù)C=Q/U求出這個電容器的電容。能力訓(xùn)練1.下列關(guān)于電容器的說法中，正確的是()A.

9、電容越大的電容器，帶電荷量也一定越多B.電容器不帶電時，其電容為零C.兩個電容器的帶電荷量相等時，兩板間電勢差較大的電容器的電容較大D.電容器的電容與電容器是否帶電無關(guān)2.對于水平放置的平行板電容器，下列說法正確的是()A.將兩極板的間距加大，電容將增大B.將兩極板平行錯開，使正對面積減小，電容將減小C.在下板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等、厚度小于極板間距的陶瓷板，電容將增大D.在下板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等、厚度小于極板間距的鋁板，電容將增大3.對于一給定的電容器，在如圖1-7-4所示中，描述電容C、帶電荷量Q、電壓U之間的相互關(guān)系的圖線中正確的是() 圖1-7-44.某電解電容器上

10、標有“25v、470F”的字樣，對此，下述說法中正確的是()A.此電容器只能在直流25v以下電壓才能正常工作B.此電容器必須在直流25v的電壓時才能正常工作C.當(dāng)工作電壓是直流25v時，電容才是470FD.這種電容器使用時，必須考慮電容器的兩根引線的極性5.平行板電容器保持與直流電源兩極連接，充電平衡后，兩極板間的電壓是U，充電荷量為Q，兩極板間場強為E，電容為C，現(xiàn)將兩極板間距離減小，則引起變化的情況是( )A.Q變大B.C變大C.E不變D.U變小6.上題中，如果電容器充電平衡后與電源斷開.將兩板間距離減小，引起變化情況是( )A.Q變大B.C變大C.E不變D.U變小圖1-7-57.如圖1-

11、7-5所示的電路中，電容器的兩極板始終和電源相連，若將兩極板間的距離增大，電路中將出現(xiàn)的情況是()A.有電流流動，方向從a順時針流向bB.有電流流動，方向從b逆時針流向aC.無電流流動D.無法判斷8.電容器兩極板間電壓一定，若正極板不動，將負極板遠離正極板移動，則極板間某一給定的點與負極板間的電勢差將()A.變大B.變小C.不變D.以上結(jié)論均有可能圖1-7-69.在如圖1-7-6所示的實驗裝置中，平行板電容器的極板A與一靈敏的靜電計相接，極板B與靜電計外殼接地.若極板B稍向A移近一點，則觀察到的靜電計指針變化和可以做出的結(jié)論是( )A.靜電計指針張角變大，極板上的電荷量變小B.靜電計指針張角變

12、大，極板上的電荷量變大C.靜電計指針張角變小，兩極板間的電壓變小D.靜電計指針張角變小，兩極板間的電壓變大圖1-7-710.如圖1-7-7所示，電源A的電壓為6V,電源B的電壓為8V，當(dāng)開關(guān)S從A轉(zhuǎn)到B時(電容器的電容為2F)，通過電流計的電荷量為( )A.410-6CB.1210-6CC.1610-6CD.2810-6C11.有一已充電的平行板電容器，若使它帶的電荷量減少310-4C，其電壓降為原來的三分之一，求電容器原來帶的電荷量。12.如圖1-7-8所示，有三塊大小相同平行導(dǎo)體板A、B、C，其中A與B間距是B與C間距的一半，且A、B兩板所構(gòu)成的電容器的電容為10-2F，電池電壓為2V，求A、B兩板上的電荷量分別為多少？圖1-7-8圖1-7-913.如圖1-7-9所示，平行板電容器電容為C，帶電荷量為Q，極板長為L，板間距離為d，極板與水平面夾角為.現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電液滴由兩極板的中央P點從靜止開始沿與極板平行的直線運動到達Q點(P、Q兩點為電容器的邊緣，忽略