沪科版高中物理选修3-1课件：2.4 电容器 电容

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1、第二章,学案6 电容器 电容,目标定位 1.知道什么是电容器和平行板电容器的主要构造. 2.理解电容的概念及其定义式和决定式. 3.掌握平行板电容器电容的决定式，并能用其讨论有关问题,内容索引,知识探究,达标检测,知识探究,1,一、电容器 电容,照相机的闪光灯是通过电容供电的，拍照前先对电容器充电，拍照时电容器瞬间放电，闪光灯发出耀眼的白光拍照前、后的充电过程和放电过程，能量发生怎样的变化？,答案,拍照前的充电过程由电源获得的电能储存在电容器中；拍照后的放电过程，两极板间的电场能转化为其他形式的能量,1.电容器：把能储存电荷和电能的装置叫电容器. 任何两个彼此 又相隔很近的 ，都可以看成是一个

2、电容器. 2.电容器的充电和放电： (1)充电：把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板分别带上等量 电荷的过程叫做充电. (2)放电：用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷的过程叫做放电.,绝缘,导体,异种,中和,3.电容： (1)定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的 . (2)公式C_，其中Q指一个极板上带电荷量的绝对值. (3)单位： ，符号是F,1 F1 C/V,1 F F pF. (4)意义：电容是表示电容器 的特性的物理量. 4.电容器的电容在数值上等于两极板间每升高(或降低)单位电压时增加(或减少)的电荷量. 说明： 对任

3、何电容器都适用.Q为电容器的带电荷量，是其中一个极板上带电荷量的绝对值.,比值,法拉,106,1012,储存电荷,例1 有一充电的电容器，两板间的电压为3 V，所带电荷量为4.5104 C，此电容器的电容是多少？将电容器的电压降为2 V，电容器的电容是多少？所带电荷量是多少？,答案,解析,1.5104 F 1.5104 F 3104 C,电容器电压降为2 V时，电容不变，仍为1.5104 F.此时电荷量为QCU1.51042 C3104 C.,二、平行板电容器的电容 常用电容器,平行板电容器由两块平行放置的金属板组成.利用平行板电容器进行如下实验： (1)如图1所示，保持Q和d不变，增大(或减

4、少)两极板的正对面积S，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C ，分析电容C的变化.,答案,图1,实验结论：S增大，电势差U减小，电容C增大.,(2)如图2所示，保持Q和S不变，增大(或减小)两极板间的距离d，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C ，分析电容C的变化.,答案,图2,实验结论：d增大，电势差U增大，电容C减小.,(3)如图3所示，保持Q、S、d不变，插入电介质，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C ，分析电容C的变化.,答案,图2,实验结论：插入电介质，电势差U减小，电容C增大.,正比,正比,反比,3.常见的电容器，从构造上看，可以分为 和_两类. 4.加在

5、电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压称为 电压.电容器外壳上标的是工作电压，或称 电压，这个数值比击穿电压 .,固定电容器,可变电容器,击穿,额定,低,例2 (多选)对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是 A.将两极板的间距加大，电容将增大 B.将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小 C.在下极板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大 D.在下极板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板，电容将增大,答案,解析,影响平行板电容器电容大小的因素有：(1)随正对面积的增大而增大； (2)

6、随两极板间距离的增大而减小； (3)在两极板间放入电介质，电容增大.据上面叙述可直接看出B、C选项正确； 对D选项，实际上是减小了两极板间的距离.所以本题正确选项应为B、C、D.,三、平行板电容器的动态分析,1.如图4所示，电容器充电后保持和电源相连，此时电容器两极板间的电压不变.,答案,图4,(1)当两极板的正对面积S增大时，电容器的C、Q、E如何变化？,(2)当两极板间距d增大时，电容器的C、Q、E如何变化？,答案,2.在上图中，电容器充电后和电源断开，此时电容器的带电荷量不变. (1)当两极板的正对面积S增大时，电容器的C、U、E将如何变化？,答案,(2)当两极板间距d增大时，电容器的C

7、、U、E将如何变化？,答案,1.分析方法：抓住不变量，分析变化量.其理论依据是： (1)电容器电容的定义式C_； (2)平行板电容器内部是匀强电场，E_； (3)平行板电容器电容的决定式C_.,2.两类典型题型 (1)电压不变时：若电容器始终与电源相连，这时电容器两极板间的是不变的，以此不变量出发可讨论其他量的变化情况. (2)电荷量不变时：若电容器在充电后与电源断开，这时电容器两极板上的 保持不变，在此基础上讨论其他量的变化.,电压,电荷量,例3 (多选)如图5所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板间的电势差U，现使B板带正电，则下列判断正确的是 A.增大两极板之间的距离，静电计指

8、针张角变大 B.将A板稍微上移，静电计指针张角将变大 C.若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大 D.若将A板拿走，则静电计指针张角变为零,图5,答案,解析,当A板上移时，正对面积S变小，C也变小，U变大；当插入玻璃板时，C变大，U变小； 当将A板拿走时，相当于使d变得更大，C更小，故U应更大，故选A、B.,针对训练 (多选)两块大小、形状完全相同的金属平板平行正对放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图6所示，接通开关S，电源即给电容器充电.则 A.保持S接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小 B.保持S接通，在两极板间插入一块电介质，则极板上的电荷量增大 C.断

9、开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小 D.断开S，在两极板间插入一块电介质，则两极板间的电势差增大,图6,答案,解析,同理，断开S时，极板上的电荷量Q不变，减小两极板间的距离d时电容C变大，则电势差U一定减小，C正确； 如果在两极板间插入一块电介质，则C增大，Q不变则电势差U一定减小，D错误.,达标检测,2,1.(对电容器及电容的理解)电容器是一种常用的电子元件.对电容器认识正确的是 A.电容器的电容表示其储存电荷的能力 B.电容器的电容与它所带的电荷量成正比 C.电容器的电容与它两极板间的电压成正比 D.电容的常用单位有F和pF,1 F103 pF,1,2,3,4,答案,解析,1

10、,2,3,4,电容是表示电容器储存电荷本领大小的物理量.电容的大小是由电容器本身结构决定的，与两板间电压及电容器所带电荷量无关.单位F与pF的换算关系为1 F106 pF.,2.(对电容器及电容的理解)某电容器上标有“25 F 450 V”字样，下列对该电容器的说法中正确的是 A.要使该电容器两极板之间电压增加1 V，所需电荷量为2.5105 C B.要使该电容器带电荷量为1 C，两极板之间需加电压2.5105 V C.该电容器能够容纳的电荷量最多为2.5105 C D.该电容器能够承受的最大电压为450 V,1,2,3,4,答案,解析,1,2,3,4,电容器的额定电压为450 V，QCU2.

11、5105450 C1.125102 C，C错误. 450 V是电容器的额定电压，低于击穿电压，D错误.,3.(平行板电容器的两类典型问题)用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图7所示).设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为.实验中，极板所带电荷量不变，若 A.保持S不变，增大d，则变大 B.保持S不变，增大d，则变小 C.保持d不变，减小S，则变小 D.保持d不变，减小S，则不变,1,2,3,4,图7,答案,解析,1,2,3,4,保持d不变，减小S，则C减小，偏角也增大，故选项C、D均错.,4.(平行板电容器的两类典型问题)(多选)连接在电池两极上的平行板电容器，当两板间的距离减小时 A.电容器的电容C变大 B.电容器极板的带电荷量Q变大 C.电容器两极板间的电势差U变大 D.电容器两极板间的电场强度E变大,1,2,3,4,答案,解析,平行板电容器连接在电池两极上，两极板间的电压为定值，选项C错误.,1,2,3,4,本课结束,