《高中物理第一章电场第七、八节了解电容器静电与新技术教学案粤教选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理第一章电场第七、八节了解电容器静电与新技术教学案粤教选修3-1（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第七、八节 了解电容器_静电与新技术1.电容的定义式为C，电容的大小仅取决于电容器本身，与Q和U无关。2平行板电容器的电容决定式为C，即C由r、S、d共同来决定。3静电在技术上有许多应用，比如激光打印、喷墨打印、静电除尘、静电喷涂、静电植绒、静电复印等。4防止静电危害的基本原则是：控制静电的产生，把产生的静电迅速引走以避免静电的积累。一、电容器及电容器的充放电1电容器的组成电容器由两个互相靠近、彼此绝缘的导体组成，电容器的导体间可以填充绝缘物质(电介质)。常见的平行板电容器就是由两块正对而又相距很近的金属板组成的。2电容器的充放电过程充电过程放电过程定义使电容器的两个极板带上等量异种电荷的过程
2、使电容器两极板上的电荷中和的过程过程示意图电荷运动方向正电荷向A板移动，负电荷向B板移动正电荷由A板向B板移动(或负电荷由B板向A板移动)电流方向由负极板经导线、电源到正极板由正极板经导线到负极板特点每一极板所带电荷量的绝对值称为电容器所带的电荷量电容器充电后，两极板间存在电场，从电源获得的能量储存在电场之中，称为电场能。电场具有能量是电场物质性的重要表现小灯泡闪亮一下，说明充放电电流短暂两个过程互逆，电容器的电荷量、场强、能量变化趋势相反二、电容器的电容1定义电容器所带的电荷量跟它的两极板间的电势差的比值。2定义式C。3物理意义电容是表示电容器储存电荷本领大小的物理量。4单位在国际单位制中，
3、电容的单位是法拉，在实际使用中还有其他单位，如微法、皮法，它们之间的换算关系是：1 F106 F1012 pF。三、决定电容器的因素1实验探究由于平行板电容器的电容与多种因素有关，故可以采取控制变量法探究。2平行板电容器的电容(1)平行板电容器的电容与两极板的正对面积成正比，与两极板间的距离成反比，并跟板间插入的电介质有关。(2)公式：C。3电容器的两个性能指标(1)一个是它的电容量；(2)另一个是它的耐压能力，耐压值表示电容器正常使用时两个电极间所能承受的最大电压。四、静电与新技术1静电除尘的原理：先使空气中的尘埃带上负电，并在电场力的作用下被吸附到金属线上，当尘埃累积到一定程度时，可以在重
4、力的作用下落入漏斗中，实现了除尘的作用。2静电的危害与防止静电产生危害的必要条件是积累足够多的静电荷，因此，防止静电危害的基本原则是：控制静电的产生和把产生的静电迅速移走以避免静电的积累。常用方法有静电接地、增加湿度、非导电材料的抗静电处理等。1自主思考判一判(1)给电容器充电的过程，电容器所带电量在增大。()(2)电容器所带电荷量越大，电容器的电容越大。()(3)电容器两板间电压越大，电容器的电容越大。()(4)电解电容器接入电路时要注意其极性。()(5)防止静电危害就要保持空气干燥。()2合作探究议一议(1)电容的定义式为C，怎样理解这三个量之间的关系？某一电容器的是否变化？为什么电容的定
5、义式又可写作C？提示：电容器两极板间的电势差随电荷量的增加而增加，电荷量和电势差成正比，它们的比值是一个恒量，每一个电容器都有一个属于自己的常数，与所带电荷量的多少无关。这个比值反映了电容器容纳电荷的能力大小。定义式C，Q、U是正比关系，所以C。(2)电容器的电容取决于哪些因素？提示：电容器的电容取决于极板的正对面积、极板间距离以及极板间的电介质。(3)为什么在油罐车的下部拖一条铁链？提示：油罐车下部的铁链是车的一条接地线，可以把多余的电荷引入大地，避免静电积累。对公式C及C的理解及应用1对电容的定义式C的理解(1)电容由电容器本身的构造决定：电容器的电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量，用比
6、值C来定义，但它却是由电容器自身的构造决定的，与所带电荷量Q和所加电压U无关。即使电容器不带电，其电容仍然存在，并且是一个确定的值。(2)通过Q U图像来理解C，如图171所示，在Q U图像中，电容是一条过原点的直线的斜率，其中Q为一个极板上所带电荷量的绝对值，U为两极板间的电势差，可以看出，电容器电容也可以表示为C，即电容器的电容的大小在数值上等于两极板间的电压增加(或减小)1 V所需增加(或减少)的电荷量。图 171(3)通过CQ图像或CU图像理解。图 172由图像看出：C与Q、U均无关。2C与C的比较平行板电容器的电容C的决定式为C，其中r为电介质的相对介电常数，S为两极板正对面积，d为
7、两极板间距，k为静电力常量。(注：此式高考不做要求，但记住后有利于有关动态问题的分析)公式CC类型定义式决定式意义对某电容器QU，即C不变，反映容纳电荷的本领平行板电容器，Cr，CS，C，反映了影响电容大小的因素联系电容器容纳电荷的本领由Q/U来量度，由本身的结构(如平行板电容器的r、S、d)来决定典例板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间电势差为U1，板间场强为E1。现将电容器所带电荷量变为2Q，板间距变为d，其他条件不变，这时两极板间电势差为U2，板间场强为E2，下列说法正确的是()AU2U1，E2E1BU22U1，E24E1CU2U1，E22E1 DU22U1，E22E1思路
8、点拨解答本题时应把握以下两点：(1)恰当选择平行板电容器电容的决定式C和电容的定义式C分析问题；(2)平行板电容器两极板间的场强E。解析U1，E1当电容器所带电荷量变为2Q，板间距变为时，U2U1E22E1，选项C正确。答案C本题考查平行板电容器极板间电势差、场强与所带电荷量及板间距的关系，意在考查考生应用E、C和C综合分析问题的能力。 1某平行板电容器的电容为C，带电量为Q，相距为d，今在板间中点放一个电量为q的点电荷，则它受到的电场力的大小为()A.B.C.D.解析：选C由电容的定义式C得，板间电压为U。板间场强大小为E。点电荷所受的电场力大小为FqE，联立得到，F。2一充电后的平行板电容
9、器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是()AC和U均增大BC增大，U减小CC减小，U增大 DC和U均减小解析：选B由公式C知，在两极板间插入一电介质，其电容C增大，由公式C知，电荷量不变时U减小，B正确。3有一充电的平行板电容器，两板间电压为3 V，现使它的电荷量减少3104 C，于是电容器两板间的电压降为原来的，此电容器的电容是多大？电容器原来的带电荷量是多少库仑？若电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容是多大？解析：电容器两极板间电势差的变化量为UU3 V2 V，由C，得CF1.5104F150 F。设电容器原来的电荷
10、量为Q，则QCU1.51043 C4.5104 C。电容器的电容是由本身决定的，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：150 F4.5104 C150 F平行板电容器的两类动态分析问题1第一类动态变化：两极板间电压U恒定不变2第二类动态变化：电容器所带电荷量Q恒定不变典例 (多选)如图173所示，一平行板电容器与电源E和电流表相连接，接通开关S，电源即给电容器充电，下列说法中正确的是()图173A保持S接通，使两极板的面积错开一些(仍平行)，则两极板间的电场强度减小B保持S接通，减小两极板间的距离，则电流表中有从左到右的电流流过C断开S，增大两极板间的距离，则两
11、极板间的电压增大D断开S，在两极板间插入一块电介质板，则两极板间的电势差减小思路点拨电容器动态问题的分析思路： 解析先明确物理量C、Q、U、E中保持不变的量，再依据物理公式来讨论。保持开关S接通，电容器上电压U保持不变，正对面积S减小时，由E可知U和d都不变，则场强E不变，A错误。减小距离d时，由C可知电容C增大，因为开关S接通U不变，由QCU得电荷量Q将增大，故电容器充电，电路中有充电电流，B正确。断开开关S后，电容器的电荷量Q保持不变，当d增大时电容C减小，由C可得电压U将增大，C正确。插入电介质，r增大，电容C增大，因为断开S后Q不变，由C知电压U将减小，D正确。答案BCD平行板电容器的
12、动态变化问题的分析方法抓住不变量分析变化量，其理论依据是：(1)首先明确不变量，是电荷量Q不变，还是电压U不变。(2)用电容决定式C分析电容的变化。(3)用电容定义式C分析Q或U的变化。(4)用E分析场强的变化。 1. (多选)用控制变量法，可以研究影响平行板电容器的因素(如图174)。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，则()图174A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，增大S，则变小D保持d不变，增大S，则不变解析：选AC保持S不变，增大d，由电容器的决定式C知，电容变小，电量Q不变；由电容的定义式C分析可知
13、电容器板间电压增大，则变大。故A正确，B错误。保持d不变，增大S，由电容器的决定式C知，电容变大，电量Q不变，由电容的定义式C分析可知电容器板间电压减小，则变小。故C正确，D错误。2.如图175所示电路中，A、B为两块竖直放置的金属板，G是一只静电计，开关S合上后，静电计指针张开一个角度。下述哪些做法可使指针张角增大()图175A使A、B两板靠近一些B使A、B两板正对面积错开一些C断开S后，使A、B两板靠近一些D断开S后，使A、B正对面积错开一些解析：选D图中静电计的金属杆接A板，外壳和B板均接地，静电计显示的是A、B两极板间的电压，指针张角越大，表示两极板间的电压越高，当合上S后，A、B两板
14、与电源两极相连，板间电压等于电源电压，静电计指针张角不变；当断开S后，板间距离减小，A、B两板间电容增大，正对面积减小，A、B两板间的电容变小，而电容器电荷量不变，由C可知，正对面积减小使板间电压U增大，从而静电计指针张角增大，故D正确。3(多选)如图176所示，一带电油滴悬浮在平行板电容器两极板A、B之间的P点，处于静止状态。现将极板A向下平移一小段距离，但仍在P点上方，其他条件不变。下列说法中正确的是()图176A液滴将向下运动B液滴将向上运动C极板带电荷量将增加D极板带电荷量将减少解析：选BC电容器板间的电压保持不变，当将极板A向下平移一小段距离时，根据E分析得知，板间场强增大，液滴所受电场力增大，液滴将向上运动。故A错误，B正确。将极板A向下平移一小段距离时，根据电容的决定式C得知电容C增大，而电容器的电压U不变，极板带电荷量将增大。故C正确，D错误。静电现象的应用1应用静电现象的基本原理一般是让带电的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
