《2020-2021学年沪科版高中物理选修3-1学案：第2章电场与示波器2.4电容器电容学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020-2021学年沪科版高中物理选修3-1学案：第2章电场与示波器2.4电容器电容学案（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 2.42.4电容器电容器电容电容 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.知道电容器的概念，认识常见的电容器， 通过实验感知电容器的充、放电现象 2理解电容器的电容概念及其定义，并能 用来进行有关的计算(重点) 3掌握平行板电容器中动态问题的分 析(重点、难点) 电 容 器 和 电 容 先填空 1电容器 (1)电容器：物理学中，把能储存电荷和电能的装置叫做电容器 (2)电容器的构造：任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体，都可以看成是电容器 (3)电容器带电荷量：是指某一极板所带电荷量的绝对值 (4)电容器的充放电 充电：使两个极板分别带上等量异种电荷的过程叫做充电 放电：使两个极板上的电荷中和的过
2、程，叫做放电 2电容 (1)定义：电容器所带电荷量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：C . Q U (3)单位：法拉(F)，1 F106 F1012 pF. 再判断 1电容器充电后，两极板分别带上等量的异种电荷Q和Q，所以电容器的带电荷量 为零() 2电容为 C 的电容器所带电荷量为Q，若电荷量增大为 2Q，则电容变为 2 C() 3某电容器所带电荷量为Q时，电压为U，则带电荷量为 2Q时，电压为 2U.() 2 后思考 1有些同学认为“电容越大，电容器所带的电量就越多，反之就越少” ，这种观点正确 吗？ 【提示】这种观点是错误的，其原因是不能将电容器“能容
3、纳电荷的多少”与“实际 所带电量的多少”区分开来电容是表征电容器容纳电荷本领大小的物理量，电容越大说明 其容纳电荷的本领越大，但不能说其所带的电量一定越多 2根据公式C ，能否说电容C与电容器所带的电荷量Q成正比，与两极板间的电势 Q U 差U成反比？ 【提示】电容是用比值法定义的物理量，不能说C与Q成正比，与U成反比 合作探讨 照相机上的闪光灯是通过电容器供电的， 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 探讨 1：电容器在充、放电过程中的能量是如何转化的？ 【提示】电容器在充电过程中，由电源获得的电能储存在电容器中放电过程中，电 场能转化为其他形式的能 探讨 2
4、：电容器所带电荷量越大，容纳电荷的本领一定越大，这种说法对吗？ 【提示】不对容纳电荷的本领用电容来描述，电容器的电容大，所带电荷量不一定 越大 核心点击 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，用比值C 来定义，但它却是由 Q U 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QU图像来理解C ，如图 241 所示，在QU图像中，电容是一条过原点的 Q U 直线，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
5、于两极板间的电压增加(或 Q U 减小)1 V 所需增加(或减少)的电荷量 3 图 241 1电容器是一种常用的电子元件，下列对电容器的认识正确的是() 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 【解析】电容是表示电容器容纳电荷的本领的物理量，A 正确电容是电容器本身的 性质，只与正对面积、极板间的距离和电介质的性质有关，与电容器的带电荷量和两极板间 的电压无关，B、C 不正确电容器的常用单位的换算关系是 1 F106 pF，D 不正确 【答案】A 2对电容C ，以下说
6、法正确的是() Q U A一只电容器充电量越大，电容增加的越大 B对于固定的电容器，它的充电量跟加在两极板间电压的比值保持不变 C可变电容的充电量跟加在两极板间的电压成反比 D由C 可知，如果一个电容器没有电压，就没有充电量，也就没有其电容 Q U 【解析】电容的定义式C ，但电容由电容器本身的因素决定，包括结构、电介质 Q U 等因素，而与电容器所带的电量Q与两板间的电势差U无关 【答案】B 3(多选)有一个正放电的电容器，若使它的电荷量减少 3106 C，其电压降为原来的 ，则() 1 3 【导学号：29682013】 A电容器原来带的电荷量是 9106 C B电容器原来带的电荷量是 4.
7、5106 C C电容器原来的电压可能是 5 V D电容器原来的电压可能是 5107 V 【解析】由C 得 ，解得Q4.5106 C，故 A 错误、B 正确 ； 当 Q U Q U Q3 106 U 3 U15 V 时，C1 F0.9 F； 当U25107 V 时，C2 Q U1 4.5 106 5 Q U2 4.5 106 5 107 F9 F这么大的电容可以说在哪里都没有，F 的单位非常大，一般的电容都是 F 以及 4 pF.故电压不可能为 5107 V故 C 项正确 【答案】BC 平 行 板 电 容 器 的 电 容 先填空 1电容器的电容由电容器本身的构造因素决定，与电容器所带电荷量和两极
8、板间的电 势差无关 2平行板电容器的两板之间的正对面积S越大，电容C越大 ； 板间距离d越大，电容C 则越小；插入电介质后电容C增大 3平行板电容器公式：C. S 4kd 再判断 1根据C ，当电容器两端的电压增大时，电容减小() Q U 2将电介质插入平行板电容器时，电容器的电容将变小() 3由两组铝片组成的可变电容器是通过改变正对面积来改变电容的() 后思考 如图 242，在研究平行板电容器的电容时，给电容器充上一定量的电荷，将电容器两 极板靠近时，发现静电计的偏角减小，为什么会出现这样的现象？ 图 242 【提示】根据C，当两极板靠近时d减小，则C增大再根据C ，U ， S 4kd Q
9、U Q C 由于Q不变，C增大，故U减小，则静电计指针偏角减小 合作探讨 如图 243 所示，电路由电容器、电源、开关用金属导线连接而成 5 图 243 探讨 1：若保持开关闭合，两板间距离减小时，电容器的电容和电荷量如何变化？ 【提示】由C，QCU可知，d减小，C、Q均增大 S 4kd 探讨 2：若断开开关 S.两板间距离减小时，两板间的电压如何变化？ 【提示】断开开关 S 后，两板带电量不变，由C，QCU可知，两板间的距离 S 4kd d减小，C增大，U变小 核心点击 1公式C 和C的比较 Q U S 4kd C Q U C S 4kd 特点 定义式 决定式 意义 对某电容器QU， 但 C
10、不变， Q U 反映容纳电荷的本领 平行板电容器，C，CS，C ， 1 d 反映了影响电容大小的因素 适用范围 任何电容器 平行板电容器 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、S、d等因素)来决定 2.两类典型问题 一类是平行板电容器始终与电源两极相连保持电压U不变， 另一类是电容器充电后与电 源断开保持电量Q不变 分析思路如下： 4(多选)传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转化成电学量变化的一 6 种元件， 在自动控制中有着相当广泛的应用 如图 244 所示是一种测定液面高度变化的电 容式传感器的示意图， 金属芯线与导电液体形成一个电容器，
11、 电容C的大小变化就能反映液 面的升降情况，C与h的关系是() 【导学号：29682014】 图 244 AC增大表示h增大 BC增大表示h减小 CC减小表示h减小 DC减小表示h增大 【解析】金属芯线和导电液体相当于电容器的两极板， 液面的升和降分别对应两极板 正对面积的增大和减小，由C可知，选项 A、C 正确 rS 4kd 【答案】AC 5如图 245 所示，让平行板电容器带电后，静电计的指针偏转一定角度，若不改变 A、B两极板带的电荷量而减小两极板间的距离，同时在两极板间插入电介质，那么静电计 指针的偏转角度() 图 245 A一定增大 B一定减小 C一定不变 D可能不变 【解析】极板带
12、的电荷量Q不变，当减小两极板间距离，同时插入电介质，则电容C 一定增大由U 可知两极板间电压U一定减小，静电计指针的偏转角度也一定减小，选 Q C 项 B 正确 【答案】B 6用控制变量法可以研究影响平行板电容器的因素(如图 246)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() 7 图 246 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，增大S，则变大 D保持d不变，增大S，则不变 【解析】根据电容的决定式C可知，当S不变时，增大d，则电容C减小 ； 电 rS 4kd 容器上的电荷量Q不变，再据U 可知，电压U增大，故静电计指针偏角变大，故 A 对 Q C B 错保持d不变，增大S时，电容C增大，电容器上的电荷量Q不变，所以U减小，偏角 减小，故 C 和 D 均错 【答案】A 电容器动态分析的思路 (1)确定不变量：是电压U不变，还是电量Q不变 (2)用决定式C分析平行板电容器的电容变化情况 S 4kd (3)用定义式C 及变形式QCU，分析电容器带电量或两板间电压的变化情况 Q U (4)由于U ，故匀强电场强度E ，可以分析电容器极板间场强 Q C Q4kd S U d 4kQ S 的变化情况
