《高中物理 第一章 静电场 第8节 电容器的电容学案 新人教版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第一章 静电场 第8节 电容器的电容学案 新人教版选修3-1（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、8电容器的电容答案：（1）靠近（2）绝缘（3）等量异种（4）失去（5）极板（6）比值（7）C（8）法拉（9）F（10）106（11）1012（12）平行（13）等量（14）匀强电场（15）U/d（16）电介质（17）可变（18）固定1电容器（1）构造任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，就构成了一个电容器，它是一种重要的电学元件。电容器的极板：构成电容器的两个导体称为电容器的两个极板。电介质：两极板之间的绝缘物质称为电介质（空气也是一种电介质）。最简单的电容器平行板电容器：在两个正对的平行金属板间夹上一层电介质（绝缘体）。（2）功能电容器是一种储存电荷的装置，它在收音机、电视机、洗衣机、电冰箱等各
2、种家用电器中是不可缺少的关键元件之一。例如收音机的“调台”就是利用电容器来实现的。电容器是储存电场能的装置。（3）电容器的充电和放电充电：如图甲所示，把电容器的两个极板分别与电源的正负极相连，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。充电过程中从电源获得能量储存在电容器中。充电后，切断电容器与电源的连接，两个极板上的电荷由于互相吸引而保存下来，两极板间有电场存在。放电：如图乙所示，用导线将充电后电容器的两极板接通，两极板上的电荷会中和，这个过程叫做放电。放电后，电容器两极板之间不再有电场，电场能转化为其他形式的能量。谈重点（1）电容器充、放电的特点：充电带电荷量Q增加，板间电压U增
3、大，板间场强E增大，电能转化为电场能；放电带电荷量Q减少，板间电压U减小，板间场强E减小，电场能转化为电能。（2）电容器充电后，两板电荷等量异号，分布在正对两板的内侧。（3）电容器的充电和放电过程，回路中有电流，充、放电完毕后，电路中无电流。（4）击穿电压和额定电压击穿电压：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。额定电压：电容器长期工作时所能承受的电压。电容器外壳上标的就是额定电压，它比击穿电压要低。（5）电容器的电荷量：是指其中一个极板所带电荷量的绝对值。【例1】下列关于电容器的叙述正确的是（）A电容器是储存电荷和电能的
4、元件，只有带电的容器才称为电容器B任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都能组成一个电容器，这与两个导体是否带电无关C充电过程是将其他形式的能转化为电场能，储存在电容器中D放电过程是将储存在电容器中的电场能转化为其他形式的能解析：无论带不带电，两个互相靠近又彼此绝缘的导体都构成电容器，A错误，B正确；电容器的充电和放电过程是能量转化的过程，C、D均正确。答案：BCD2电容器的电容（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的比值，叫做电容器的电容。（2）定义式：用C表示电容，则有CQ/U。（3）单位：国际单位制中，电容的单位是法拉（F）,1 F1 C/V。电容的其他两个常用单位是微法
5、（F）和皮法（pF），1 F106 F1012 pF。（4）物理意义：电容是反映电容器容纳电荷（储存能量）本领大小的物理量。电容器的电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器带的电荷量，电荷量越大，电容器的电容越大。破疑点（1）电容器的电容等于两极板间每升高（或降低）单位电压时增多（或减少）的电荷量。CQ/UQ/U，对任何电容器都适用。（2）一定不能根据CQ/U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。电容是电容器本身的一种属性，大小由电容器自身的构成情况决定，与电容器是否带电、带多少电荷量均无关。（3）电荷量QCU，电荷量随电压的升高而增大，即所带电
6、荷量与电压成正比。【例21】有一充电的平行板电容器，两极板间电压为3 V，现设法使它的电荷量减少3104 C，于是电容器两极板间的电压降到原来的，此电容器的电容是_F，电容器原来所带的电荷量是_C，若电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容是_F。解析：电容器两极板间电势差的变化量为：U（1）U3 V2 V由C，得CF1.5104 F150 F。设电容器原来所带的电荷量为Q，则QCU1.51043 C4.5104 C电容器的电容是由电容器本身决定的，与是否带电无关，所以电容器放掉全部电荷后，电容仍然是150 F。答案：1504.5104150【例22】某电容器上标有“25 F 450 V”字
7、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 CB要使该电容器带电荷量1 C，两极板之间需加电压2.5105 VC该电容器能够容纳的电荷量最多为2.5105 CD该电容器能够承受的最大电压为450 V解析：选项正误解析A由电容器电容的定义CQ/U可得CQ/U，QCU，要使该电容器两极板之间电压增加U1 V，所需电荷量为Q2.5105 CBC该电容器能够容纳的电荷量最多为QCU2.5105450 C1.125102 CD电容器上所标的450 V，是电容器的额定电压，是电容器长期工作时所能承受的电压，低于击穿电压，该电容器能够承受的最大电压
8、大于450 V答案：A3平行板电容器（1）构造：在两个相距很近的平行金属板间夹上一层电介质，就组成了一个平行板电容器，它是最简单的电容器，也是最基本的电容器，几乎所有的电容器都是平行板电容器的变形。（2）特点：两极板电荷等量异号，电荷分布在相对两板的内侧，板间电场可认为是匀强电场，E。（3）实验：探究影响电容的几个因素实验方法：控制变量法。实验目的：探究影响平行板电容器电容的因素。实验导析：如图甲、乙、丙。甲保持Q和d不变，S越小，电势差U越大，表示电容C越小乙保持Q和S不变，d越大，电势差U越大，表示电容C越小丙插入电介质后，电势差U减小，电容C增大实验结论：aCS（Q、d不变）。bC（Q、
9、S不变）。c两极板间插入电介质时比不插入电介质时电容大。（4）平行板电容器的电容公式平行板电容器电容的决定因素，与两平行板正对面积S成正比，与介质的相对介电常数r成正比，与板间距离d成反比。电容器是否带电、极板上电压多高对C都没有影响。【例31】对于水平放置的平行板电容器，下列说法中正确的是（）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：答案：BCD【例32】如图所示是一个由电池、电阻R、电键K与平行板电容
10、器组成的串联电路，电键闭合。在增大电容器两极板间距离的过程中（）A电阻R中没有电流B电容器的电容变小C电阻R中有从a流向b的电流D电阻R中有从b流向a的电流解析：图中电容器被充电，A极板带正电，B极板带负电。根据平行板电容器电容的大小决定因素CrS/d可知，当增大电容器两极板间距离d时，电容C变小，由于电容器始终与电池相连，电容器两极板间电压UAB保持不变，根据电容的定义CQ/UAB，当C减小时电容器两极板间所带电荷量Q要减小，A极板所带正电荷的一部分从a到b经电阻R流向电源正极，即电阻R中有从a流向b的电流。所以选项B、C正确。答案：BC解技巧判断电容器充、放电过程中电流的方向，关键是看电容
11、器极板的电荷量是增多还是减少。如果增多，则外电路中电流的方向从负极板到正极板；如果减少，则电流方向由正极板流向负极板。4常见的电容器（1）电容器的种类按电容是否可变a固定电容器：固定电容器的电容是固定不变的，如聚苯乙烯电容器和电解电容器。b可变电容器：是一种可以改变电容大小的电容器，通常由两组铝片组成，其中一组固定不动的叫定片，另一组可以转动的叫动片，转动动片时，两组铝片的正对面积发生变化，电容就随着改变。可变电容器的绝缘物质通常为空气或塑料介质。按照电介质不同有纸介电容器、陶瓷电容器和电解电容器等。（2）电容器的符号固定电容器：符号为“”可变电容器：符号为“”电解电容器：符号为：“”【例4】
12、关于电容器，下列说法中正确的是（）A按电介质的不同，电容器分为纸介电容器、陶瓷电容器、固定电容器、电解电容器B电容器的额定电压是指加在电容器上的最大电压，超过这一电压，电容器会被击穿C可变电容器一般通过改变两极板间距离实现D电解电容器，两极板间距离很小，正对面积较大，电容较大解析：选项正误解析A固定电容器是按电容是否可变分类，不是按电介质的不同B额定电压是指电容器正常工作时的电压，不是击穿电压C改变可变电容器的电容时，一般通过改变正对面积实现D电解电容器两极板间介质氧化膜很薄，两极卷起来，面积较大，故电容较大答案：D5平行板电容器两类问题的求解方法（1）运用电容器定义式和决定式分析电容器相关量
13、变化的思路确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变。用决定式C分析平行板电容器电容的变化。用定义式C分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化。用E分析平行板电容器极板间匀强电场场强的变化。（2）两种典型题型定电压问题若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，以此不变量出发可讨论其他量的变化情况。由C可知，C随r、S、d变化而变化。由QUC可知，Q也随r、S、d变化而变化。由E知，E随d的变化而变化。定电荷量问题若电容器在充电后与电源断开，这种情况是电容器的带电荷量保持不变，在此基础上讨论其他量的变化。由C知，C随r、S、d的变化而变化。由U知，U随d、r、S的变化而变化。由
14、E知，E随r、S的变化而变化。【例51】两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示。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，在两极板的间插入一块介质，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介质，则两极板间的电势差增大解析：答案：BC【例52】如图所示，水平放置的平行板电容器，闭合电键与稳压直流电源连接，下板固定，当上板在AB位置时，一个带电油滴刚好静止在电容器的中点，现在断开电键，使上板在AB位置与AB位置之间上下往复移动，以下关于带电油滴的运动描述正确的是（）A油滴在电容器两极板间上下往复运动B油滴始终向下极板运动最后到达下极板C油滴始终处于静止状态D上板向上移动时，油滴做加速运动；上板向下移动时，油滴做减速运动解析：带电油滴刚好悬浮静止在电容器的中点，说明油滴所受重力和电场力等大反向，即qEmg。当上板在AB位置与AB位置之间上下往复移动时，不管上板在哪个位置（除AB位置外），两极板的带电荷量Q为定值，板间的电场强度为E
