2020年高中物理(人教选修3-1)配套学案:第1章--学案10-电容器的电容.docx
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1、学案10电容器的电容学习目标定位 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和打算式.3.把握平行板电容器电容的打算式,并能用其争辩有关问题一、电容器1在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质电介质(空气也是一种电介质),就组成一个最简洁的电容器,叫做平行板电容器2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,两个极板就分别带上了等量的异号电荷,这个过程叫做充电用导线把充电后的电容器的两极板接通,两极板上的电荷中和,电容器又不带电了,这个过程叫做放电二、电容电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值,叫做电容器的电容,公式C,单位是
2、法拉,符号是F,1 F1 C/V,1 F106F1012 pF.电容是表示电容器储存电荷的特性的物理量三、平行板电容器的电容平行板电容器的电容C与极板的正对面积S成正比,跟两极板间的距离d成反比,公式表达式为C,式中k为静电力常量,r是一个常数,与电介质的性质有关,称为电介质的相对介电常数四、常见电容器1常见的电容器,从构造上看,可以分为固定电容器和可变电容器两类2加在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,这个极限电压称为击穿电压电容器外壳上标的是工作电压,或称额定电压,这个数值比击穿电压低一、电容器电容问题设计照相机的闪光灯是通过电容供电的,拍照前先
3、对电容器充电,拍照时电容器瞬间放电,闪光灯发出刺眼的白光拍照前、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要点提炼1任何两个彼此绝缘又相距很近的导体,都可以看成一个电容器2电容器的电容在数值上等于两极板间每上升(或降低)单位电压时增加(或削减)的电荷量C,对任何电容器都适用Q为电容器的带电荷量,是其中一个极板上带电荷量的确定值延长思考是否可以依据C认为,电容器的电容与电容器所带电荷量成正比,与电容器两极板间的电势差成反比?答案不行以电容是电容器本身的一种属性,大小由电容器自身的构成状况打
4、算,与电容器是否带电、带多少电荷量均无关二、平行板电容器的电容问题设计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试验:(1)如图1所示,保持Q和d不变,增大(或削减)两极板的正对面积S,观看电势差U(静电计指针偏角)的变化,依据C,分析电容C的变化图1(2)图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,观看电势差U(静电计指针偏角)的变化,依据C,分析电容C的变化(3)如图3所示,保持Q、S、d不变,插入电介质,观看电势差U(静电计指针偏角)的变化,依据C,分析电容C的变化图3答案(1)试验结论:S增大,电势差U减小,电容C增大(2)试验结论:d增大,电势
5、差U增大,电容C减小(3)试验结论:插入电介质,电势差U减小,电容C增大要点提炼1平行板电容器的电容与两平行极板正对面积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成反比,其表达式为C,两板间为真空时相对介电常数r1,其他任何电介质的相对介电常数r都大于1.2C适用于全部电容器;C仅适用于平行板电容器三、平行板电容器的动态分析问题设计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(1)依据C,S增大时,C增大依据C得QCU,所以Q增大
6、,电场强度E不变(2)依据C,d增大时,C减小,由于QCU,所以Q减小,电场强度E减小2在图4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增大时,电容器的C、U、E将如何变化?(2)当两极板间距d增大时,电容器的C、U、E将如何变化?答案(1)依据C,S增大时,C增大,由于U,所以U减小,电场强度E减小(2)依据C,d增大时,C减小,由于U,所以U增大,电场强度E,所以E不变要点提炼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打算式C.2两种典型题型(1)电压不变时:若
7、电容器始终与电源相连,这时电容器两极板间的电压是不变的,以此不变量动身可争辩其他量的变化状况(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电荷量保持不变,在此基础上争辩其他量的变化一、对电容的理解例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?解析由C可求电容C F1.5104 F.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.答案1.5104 F1.5104 F3104 C二、平行板电容器的电容例2对于
8、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)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.答案BCD三、平行板电容器的动态分析例3如图5所示,用静电计可以测量已充电的平行
9、板电容器两极板间的电势差U,现使B板带正电,则下列推断正确的是()图5A增大两极板之间的距离,静电计指针张角变大B将A板略微上移,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解析电容器上所带电荷量确定,由公式C,当d变大时,C变小再由C得U变大;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.答案AB针对训练两块大小、外形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()
10、图6A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答案BC解析保持S接通则两极板间电势差U不变,减小两极板间的距离d时,依据电场强度公式EU/d,两极板间电场的电场强度将增大,A错误;依据平行板电容器电容的定义式和打算式,可得C ,当在两极板间插入一块电介质时,介电常数r变大,导致电容C变大,而U不变,所以极板上的电荷量增大,B正确;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
11、U确定变小,C正确;假如在两极板间插入一块电介质,则C变大,Q不变则电势差U确定减小,D错误本题正确选项是B、C.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生疏正确的是()A电容器的电容表示其储存电荷的力气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答案A解析电容是表示电容器储存电荷本事大小的物理量电容的大小是由电容器本身结构打算的,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 F450 V”字样,下列对该电容器的说法中正
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