教科版物理选修3-1《1.6电容器和电容、1.7静电的应用及危害》课件

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1、第一章 静电场,6 电容器和电容 7 静电的应用及危害,1.知道电容器的概念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. 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. 4.了解静电的应用以及防止静电危害的办法.,学习目标,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,1,一、电容器及电容,(1)把电容器的两个极板分别与电源两极相连，对电容器进行充电，该过程中能量是如何转化的？当把电容器两极相接，对电容器进行放电，该过程中能量是如何转化的？,充电过程中电源内的化学能转化为电容器内的电场能；放电过程中电容器的电场能转化为电路的内能.,答案,(2)当电容器的带电荷量增加

2、时，电容器两极板间的电势差如何变化？带电荷量Q和板间电势差U的比值是否发生变化？,增大 不变,答案,1.电容器：储存电荷和电能的元件.任何两个彼此_又互相靠近的_都可以看成一个电容器. 2.电容器的充放电 (1)充电：把电容器的两极板分别与电池组的两极相连，两个极板分别带上等量的_电荷的过程，充电过程中，由电源获得的_储存在电容器中. (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，放电过程中，_转化为其他形式的能量.,导体,绝缘,异号,中和,电能,电场能,3.电容 (1)定义：描述电容器储存电荷能力的物理量. (2)公式C_，其中Q指一个极板上带电荷量的绝对值. (3

3、)单位：_，符号是F,1 F1 C/V,1 F_F_ pF. 4.说明 (1)电容是表示电容器储存电荷特性的物理量，只决定于电容器本身，而与Q、U无关； (2)C 是电容的定义式，对任何电容器都适用； (3)C 电容器的电容在数值上等于两极板上每升高(或降低)单位电压时增加(或减少)的电荷量.,法拉,106,1012,判断下列说法的正误. (1)电容器充电电荷量越多，电容增加越大.( ) (2)电容器的电容跟它两极板间所加电压成反比.( ) (3)电容器的电容越大，所带电荷量就越多.( ) (4)对于确定的电容器，它所充的电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变.( ),(1)如图1所示，保持

4、Q和d不变，增大(或减少)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.,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：,二、平行板电容器的电容及常用电容器,实验结论：S增大，电势差U减小，电容C增大.,答案,图1,(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.,实验结论：d增大，电势差U增大，电容C减小.,答案,图2,(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.,实验结论：

5、插入电介质，电势差U减小，电容C增大.,答案,图3,1.平行板电容器 (1)构成：由两个彼此_又相互靠近的_组成. (2)电容的决定因素 电容与两板正对面积S成正比，与电介质的相对介电常数r成正比，与极板间距离d成_. (3)表达式C r为相对介电常数，真空时r1.其他电介质时r1. 提醒：C 适用于所有电容器；C 仅适用于平行板电容器.,平行金属板,绝缘,反比,2.常用电容器 (1)分类：从构造上看，可以分为_和_两类. (2)电容器的额定电压和击穿电压： 额定电压：电容器能够_时的电压. 击穿电压：电介质被_时在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，则电容器就会损坏.,可变电容器,

6、固定电容器,正常工作,击穿,判断下列说法的正误. (1)将平行板电容器两极板的间距加大，电容将增大.( ) (2)将平行板电容器两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小.( ) (3)在平行板电容器极板间插入电介质，电容将增大.( ) (4)电容器外壳上标的是额定电压.( ),1.静电的应用 (1)静电喷涂的工作原理：设法使精细的油漆液滴飞离喷嘴时带上同种电荷，彼此_，并在_的作用下飞向作为电极的工件. (2)激光打印机的工作原理：利用正、负电荷互相_. 2.静电的危害 (1)雷雨云的雷鸣闪电给人类造成巨大损失. (2)静电火花点燃易燃物质引起_和火灾. (3)静电放电引起电子设备的故障，造

7、成_干扰.,三、静电的应用及危害,电场力,排斥,吸引,爆炸,电磁,(4)静电放电击穿集成电路和精密的电子元件，或促使元件老化，降低生产成品率. (5)静电在工业中如电子工业、胶片和塑料工业、造纸印刷工业、纺织工业中都会产生危害. 3.静电危害的防止 (1)尽快导走多余电荷，避免静电积累. (2)调节空气的_. (3)在易燃、易爆气体和粉尘聚集的场所保持良好的_.,通风,湿度,判断下列说法的正误. (1)油罐车后有一条拖在地上的铁链条，是利用了静电.( ) (2)在印染厂中保持适当的湿度，是为了防止静电的危害.( ) (3)在地毯上夹杂0.050.07 mm的不锈钢丝导电纤维，是为了防止静电的危

8、害.( ),2,题型探究,一、对电容器、电容的理解,1.C 为比值定义法.C的大小与Q、U无关，只跟电容器本身有关，当Q0时，U0，而C并不为零. 2.电容器的电容是由电容器的自身结构决定的，计算电荷量变化时也可以根据 来计算.,例1 (多选)下列关于电容的说法正确的是 A.电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量 B.电容器A的电容比B的大，说明A的带电荷量比B多 C.电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器需要带的电荷量 D.由公式C 知，若电容器两极间电压为10 V，极板带电量为2105 C. 则电容器电容大小为5105 F,答案,解析,电容反映电容器容纳电荷本领的大小，A对. 电

9、容器A的电容比B的大，只能说明电容器A容纳电荷的本领比B强，与是否带电无关，B错； 电压为10 V，电荷量为2105 C时 ，电容C 2106 F，D错.,例2 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？,电容器电压降为2 V时，电容不变，仍为1.5104 F. 此时所带电荷量为QCU1.51042 C3104 C.,答案,解析,1.5104 F 1.5104 F 3104 C,二、平行板电容器的电容及动态分析 1.平行板电容器动态问题的分析方法 抓住不变量，分析变化量，紧抓三个公

10、式：2.平行板电容器的两类典型问题 (1)平行板电容器始终连接在电源两端：电势差U不变.由 可知C随d、S、r的变化而变化. 由QUC 可知，当U不变时，Q也随d、S、r的变化而变化. 由 可知，当U不变时，E随d的变化而变化.,(2)平行板电容器充电后，切断与电源的连接：电荷量Q保持不变.由C 可知C随d、S、r的变化而变化. 由 可知，当Q不变时，U也随d、S、r的变化而变化. 由 可知，E随S、r的变化而变化，而与d无关.,A.增大两极板之间的距离，静电计指针张 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

11、指针张角变为零,例3 (多选)如图4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，实验中，电荷量不变，则下列判断正确的是,图4,答案,解析,电容器上所带电荷量一定，由公式 得，当d变大时，C变小.再由 得U变大；当A板上移时，正对面积S变小，C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.,A.带电液滴可能带正电 B.增大两极板间距离的过程中，电阻R中有从a到b的电流，电容器中负电荷从B运动到A C.断开S，减小两极板正对面积的过程中，液滴将加速下降 D.断开S，减小两极板距离的过程中，液滴静止

12、不动,针对训练 如图5所示是一个由电池、电阻R、开关S与平行板电容器组成的串联电路，开关S闭合.一带电液滴悬浮在两板间P点不动，下列说法正确的是,图5,答案,解析,带电液滴在重力和电场力作用下处于平衡状态，电场力方向向上，电场方向向下，故液滴带负电，A选项错误. 由 可知，两极板间距离增大的过程中，C变小，所以Q变小，因此电容器放电，放电电流的方向从a到b，负电荷由B板经电源和电阻R流向A板，选项B错误. 断开S，由 ， Q不变，S减小，所以E增大，电场力大于重力，液滴将加速上升，C选项错误. 由 知，Q不变，d减小，E不变，液滴静止不动，D选项正确.,1.应用静电现象的基本原理一般是让带电的

13、物质微粒在电场力作用下奔向并吸附到异性电极或带电体上，理解这一原理是解决这类问题的关键. 2.强电场电离空气后，电子在电场力作用下向高电势运动，从而使微粒吸附电子而带负电.,三、静电现象的应用,例4 (多选)如图6为静电除尘器除尘机理的示意图.尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘的目的.下列表述正确的是 A.到达集尘极的尘埃带正电荷 B.电场方向由集尘极指向放电极 C.带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同 D.同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大,答案,解析,图6,集尘极与电源的正极相连带正电，放电极带负电，尘埃在电场力作用下向集尘极迁移，说明尘埃

14、带负电荷，A项错误； 电场方向由集尘极指向放电极，B项正确； 带电尘埃带负电，因此所受电场力方向与电场方向相反，C项错误； 同一位置电场强度一定，由FqE可知，尘埃电荷量越多，所受电场力越大，D项正确.,达标检测,3,1.(多选)下列关于电容器和电容的说法中，正确的是 A.根据 可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，跟两板间的电压成反比 B.对于确定的电容器，其所带电荷量与两板间的电压成正比 C.无论电容器的电压如何变化(小于击穿电压且不为零)，它所带的电荷量与电压的比值都恒定不变 D.电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，其大小与加在两板间的电压无关,4,1,2,3,答案,解析,4

15、,1,2,3,由于电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，是电容器的一种特性.一个电容器对应唯一的电容值，不能说电容器的电容与其所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比，因此A错误，C、D正确. 由于电容是定值，由QCU知，其所带电荷量与两板间的电压成正比，故B正确.,2.一个已充电的电容器，若使它的电量减少3104 C，则其电压减少为原来的 ，则 A.电容器原来的带电量为9104 C B.电容器原来的带电量为4.5104 C C.电容器原来的电压为1 V D.电容器的电容变为原来的,4,1,2,3,答案,解析,4,1,2,3,故B正确. 因电容器的电容不知，所以无法得出电容器原来的电压

16、，C错. 电容是由电容器本身决定，跟电压和电荷量的变化无关，所以电容器的电容不变，D错误.,A.使A、B两板靠近一些 B.使A、B两板正对面积减小一些 C.断开S后，使A板向左平移一些 D.断开S后，使A、B正对面积减小一些,3.(多选)如图7所示，电路中A、B为两块竖直放置的金属板，C是一只静电计，开关S合上后，静电计指针张开一定角度，下述做法可使静电计指针张角增大的是,答案,解析,4,1,2,3,图7,静电计显示的是A、B两极板间的电压，指针张角越大，表示两板间的电压越高.当合上S后，A、B两板与电源两极相连，板间电压等于电源电压不变，静电计指针张角不变；当断开S后，板间距离增大，正对面积

17、减小，都将使A、B两板间的电容变小，而电容器所带的电荷量不变，由C 可知，板间电压U增大，从而静电计指针张角增大.所以本题的正确选项是C、D.,4,1,2,3,A.增大，E增大 B.增大，Ep不变 C.减小，Ep增大 D.减小，E不变,4.如图8所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能，表示静电计指针的偏角.若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则,4,1,2,3,图8,答案,解析,若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离，根据 可知，C变大；根据QCU可知，在Q一定的情况下，两极板间的电势差减小，则静电计指针偏角减小；根据 联立可得 可知E不变；P点离下极板的距离不变，E不变，则P点与下极板的电势差不变，P点的电势不变，故Ep不变；由以上分析可知，选项D正确.,4,1,2,3,本课结束,