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1、 第 8 节 电容器的电容的教学设计【教学目标】1、知道什么是电容器，知道电容器充电和放电时的能量转换；2、理解电容器电容的概念及定义式，能用来进行有关的计算；3、掌握平行板电容器的决定式并能运用其讨论有关问题。【知识总结】1平行板电容器(1)基本结构：两块彼此绝缘、互相靠近的平行金属板组成(2)带电特点：两板电荷等量异号，分布在正对两板的内侧(3)板间电场：板间形成匀强电场，场强大小为 EUd，方向垂直板面2电容器的充、放电过程充电过程 放电过程充电电流，电流强度由大到小；电容器所带电荷量增加；电容器两极板间电压升高；电容器中电场强度增加；当电容器充电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器两
2、极板间电压与充电电压相等；充电后，电容器从电源中获取的能量称为电场能放电电流：电流强度是由大变小；电容器上电荷量减小；电容器两极板间电压降低；电容器中电场强度减弱电容器的电场能转化成其他形式的能3电容(1)定义：电容器所带的电荷量 Q 与电容器两极板间电势差 U 的比值，叫做电容器的电容(2)定义式：CQ/U电容是利用了比值定义法，看起来好像 C 由 Q 和 U 来决定，其实 C 与 Q、U 无关，C 的大小是由电容器本身的结构决定的，只是比值 Q/U 可以用来量度电容器的电容即使电容器不带电，电容器容纳电荷的本领也不变，其电容仍然为 C(3)单位：在国际单位制中，电容的单位是法拉，符号是 F
3、 1 F1 CV法拉这个单位太大，实际中常用较小的单位，微法(F)和皮法(pF)其关系：1 F106F1012pF(4)由 C=Q/U 可知 C=Q/U(5)电荷量 QCU，带电荷量随电压的升高而增大，即带电荷量与电压成正比提示：电容器是一种电路元件，而电容是一个物理量，它表征了电容器容纳电荷的本领电容器的带电荷量是一个极板上电荷量的绝对值电容 C 是用比值定义法定义的，本章学过的电场强度 E、电势 ，都是用比值法定义的电容 C=Q/U，但不能说电容 C 与 Q 成正比、与 U 成反比电容 C 由电容器本身的性质决定，与 Q、U 的大小无关加在电容器两极上的电压不能超过某一限度超过这个限度，电
4、介质将被击穿，电容器损坏这个极限电压称为穿电压电容器工作时的电压应低于击穿电压电容器上一般都标明电容器的电容和额定电压额定电压是指电容器长期工作时所能承受的电压，比击穿电压要低4常用电容器(1) 固定电容器：电容固定不变的电容器，常用云母、陶瓷、聚苯乙烯等为电介质，这种电容在使用中不分极性(2) 电解电容器：也是一种固定电容器，只是用很薄的一层氧化膜作电介质，电容较大并且，电解电容器的极性是固定的，使用时极性不能接错(3) 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
5、的绝缘物质通常为空气或塑料介质例 1 有一充电的平行板电容器，两板间电压为 3 V，使它的电荷量减少 3l0-4C，于是电容器两极板间的电压降低 1/3，此电容器的电容量（ ）F，电容器原来的带电荷量是（ ）C ，若把电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容量是（ ）F5平行板电容器的电容(1)当平行板电容器的两极板间是真空时， kdS4(2)当两板间充满同一种电介质时， ， 是电介质的相对介电常数Crr(3)平行板电容器的电容，与两平行板正对面积 S 成正比，与介质的相对介电常数 有关，r与两极板间距离 d 成反比6关于平行板电容器的两类典型问题(1)平行板电容器连接在电源两端时，由于电容
6、器始终接在电源上，因此两板间电势差 U 保持不变，电容器的 d、S、r 发生变化，将引起电容器的 C、Q、U、E 变化由 可知 C 随 d、S、r 变化而变化k4r由 QCU 可知 Q 也随着 d、S、r 变化而变化r由 E=U/d 知，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，电容器的带电荷量 Q 保持不变，电容器的d、S、r 变化，将引起 C、Q、U、E 的变化由 可知 C 随 d、S、r 变化而变k4r化由 可知，U 随 d、S、r 变化而变化SkdUrr4由 可知，E 随 S、r 变化而变化kQCdErr4例 2 当一个电容器所带电荷量为 Q 时，两极板间的电
7、势差为 U，如果所带电荷量增大为2Q，则 ( )A电容器的电容增大为原来的 2 倍，两极板间电势差保持不变B电容器的电容减小为原来的 12 倍，两极板间电势差保持不变C电容器的电容保持不变，两极板间电势差增大为原来的 2 倍D电容器的电容保持不变，两极板间电势差减少为原来的 12 倍例 3 (2000 年全国高考试题) 对于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将两极扳平行错开，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
8、大例 4 连接在电池两极上的平行板电容器，当两极板间的距离减小时，则 （ ）A电容器的电容 C 变大B电容器极板的带电荷量 Q 变大C电容器两极板间的电势差 U 变大D电容器两极板间的电场强度 E 变大【随堂检测】1.关于电容器的充放电，下列说法中正确的是( )A.充放电过程中外电路有瞬间电流B.充放电过程中外电路有恒定电流C.充电过程中电源提供的电能全部转化为内能D.放电过程中电容器中的电场能逐渐减小2.(2011玉溪高二检测)对于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.在下板的内表面上放置一面积和
9、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3.某一电容器标注的是“300 V 5 F” ，则下列说法中正确的是( )A.该电容器可在 300 V 以下电压时正常工作B.该电容器只能在 300 V 电压时正常工作C.电压是 200 V 时，电容仍是 5 FD.使用时只需考虑工作电压，不必考虑电容器的引出线与电源的哪个极相连4.传感器是一种采集信息的重要器件，如图是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力 F 作用于可动膜片电极上时， 以下说法中正确的是( )A.若 F 向上压膜片电极，电路中有从 a 到 b
10、 的电流B.若 F 向上压膜片电极，电路中有从 b 到 a 的电流C.若 F 向上压膜片电极，电路中不会出现电流D.若电流表有示数，则说明压力 F 发生变化5.(2011南京高二检测)如图所示为“研究影响平行板电容器电容的因素”的实验装置，以下说法正确的是( )A.A 板与静电计的指针带的是异种电荷B.甲图中将 B 板上移，静电计的指针偏角增大C.乙图中将 B 板左移，静电计的指针偏角不变D.丙图中将电介质插入两板之间，静电计的指针偏角减小6.(2011咸宁高二检测)如图所示，平行板电容器与电动势为 的直流电源(内阻不计)连接，下极板接地.一带电油滴位于电容 器中的 P 点且恰好处于平衡状态
11、.现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则( )A.带电油滴将沿竖直方向向上运动B.P 点的电势将降低C.带电油滴在运动过程中的电势能将 减少D.电容器的电容减小，极板带电量将减小7.(10 分)一平行板电容器，板间距离为 d，电容为 C，接在电源电压为 U 的电源上，充电完成后撤去电源，求：(1)充电后电容器的带电量；来源:学科网 ZXXK(2)若使板间距离增大为 2d，则电容器的电容变为多少？板间电场强度变为多大？8.(10 分)如图所示，水平放置的平行板电容器的两极板 M、N，接上直流电源.上极板 M 的中央有一小孔 A，在 A 的正上方 h=20 cm 处的 B 点，有一小油滴自由落下.已知小油滴的电量 Q=-3.510-14 C，质量m=3.010-9 kg.当小油滴即将落到下极板时，速度恰为零.(不计空气阻力，g=10 m/s2)求：(1)两极板间的电场强度 E；(2)两极板间的电势差 U；(3)设平行板电容器的电容 C=4.010-12 F，则该电容器带电量 Q 是多少？来源:学.科.网 Z.X.X.K
