《课时讲练通》2014-2015学年高中物理人教版选修3-1教师用书配套课件：第一章 8电容器的电容

8电容器的电容目标定位核心提示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.理解电容的概念及定义方法,掌握电容的定义、公式、单位,并会应用定义式进行简单的计算。3.通过实验了解影响平行板电容器电容大小的因素,了解平行板电容器的电容公式,知道改变电容器的电容大小的方法。重点:1.电容的概念及影响电容器电容大小的因素。2.电容公式的理解。难点:1.电容的引入与理解。2.研究影响平行板电容器电容大小的因素的实验探究。3.电容公式的理解及应用。一、电容器电容1.电容器:两个彼此_____又相距很___的导体就组成了一个电容器。电容器可以储存电荷。2.电容器的充、放电:(1)电容器充电:使电容器极板_____的过程。(2)电容器放电:使充电后的电容器极板_________的过程。(3)电容器充电后带电特点:两极板带_________电荷。绝缘近带电失去电荷等量异种3.电容:电容器所带的_______与电容器两极板间的_______的比值叫电容。定义式C=___。4.电容的物理意义:电容是描述电容器_____电荷本领的物理量。5.电容的单位:国际单位:_____,符号F,常用单位:微法(μF)、皮法(pF)。1F=106μF=1012pF。电荷量电势差QU储存法拉二、平行板电容器的电容常用电容器1.决定电容大小的因素:平行板电容器的电容C与平行板__________S、电介质的相对_________εr成正比,与_____________d成反比。平行板电容器电容的公式:C=_____,式中k为静电力常量。此式为平行板电容器电容的决定式。正对面积介电常数极板间的距离rS4kd2.常用电容器:(1)分类。①按电介质分:空气电容器、_________电容器、陶瓷电容器、_____电容器等;②按是否可变分:可变电容器、_____电容器等。(2)电容器的额定电压和击穿电压。①额定电压:电容器能够长期_________时的电压。②击穿电压:电介质被击穿时加在电容器两极板上的_____电压,若电压超过这一限度,电容器就会损坏。聚苯乙烯电解固定正常工作极限一、判一判1.静电计是测电势差的仪器。()2.电容器所带电量是指两极板带电量之和。()3.电容器的电容与它所带的电荷量成正比。()4.电容在数值上等于使两极板间的电压增加1V时所需增加的电荷量。()提示：1.√。静电计是测电势差的仪器,从指针的偏角就可以测出两个导体间的电势差。2.×。电容器带电量指的是一个极板的带电量。3.×。电容的大小是由电容器本身结构决定的,与两板间电压及电容器所带电荷量无关。4.√。由C=可知电容在数值上等于使两极板间的电压增加1V时所需增加的电荷量。QU二、选一选下列关于电容器电容的说法中,正确的是()A.电容是描述电容器储存电荷多少的物理量B.电容器所带的电荷量越多,其电容越大C.电容器两极板间的电压增大,其电容也增大D.电容器的电容是由其本身性质决定的,与它是否带电或所带电荷量的多少无关提示：选D。电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量,单位电压所容纳的电荷量越多,电容越大,故A错;电容器的电容与电容器自身的结构有关,与其两极板间的电压无关,与两极板是否带电或所带电荷量的多少无关,故B、C错,D对。三、想一想1.根据公式C=,有的同学认为C与Q成正比,且与U成反比,这种观点对吗?为什么?提示：不对。C=是电容的定义式,电容C等于Q与U的比值,不能理解为电容C和Q成正比,与U成反比。一个电容器的电容大小是由电容器本身的因素决定的,与电容器是否带电及带电量的多少无关。QUQU2.电容器被击穿后还有没有容纳电荷的本领?提示：电容器被击穿后,两极板间不再绝缘,成为一个导体,便失去了容纳电荷的本领。主题一电容器电容【实验探究】按如图所示电路连接好器材,使开关S先后接触a、b,观察电流表指针的偏转情况。试结合上述现象讨论:(1)当S先后接a和接b时,会观察到电流表指针的偏转情况是怎样的呢?提示：当S接a时,电流表指针发生偏转;当S接b时,电流表指针反向偏转。(2)电容器的工作过程是怎样的?工作过程中能量是如何转化的?提示：①充电过程和放电过程。②充电过程中其他形式的能转化为电能,放电过程中电能转化为其他形式的能。(3)电容器的带电量Q与两极板间的电压U有什么关系?反映了电容器怎样的特性?怎样描述?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,因此可用描述电容器容纳电荷本领的大小即电容器的电容C=。QUQUQU【知识点睛】1.电容器充、放电过程的比较:过程内容充电过程放电过程定义使电容器带电的过程中和掉电容器所带电荷的过程过程内容充电过程放电过程过程示意电荷运动正电荷向A板移动,负电荷向B板移动正电荷由A板移向B板(或负电荷由B板移向A板)电流方向顺时针逆时针联系两个过程互逆,电容器电量、场强、能量的变化趋势相反2.对电容器和电容的三点理解:(1)电容器是一个仪器,而电容是一个物理量,它表征了电容器容纳电荷的本领。(2)电容器的电荷量是一个极板上电荷量的绝对值。(3)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φ,都是用比值法定义的。电容C=,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。QU【误区警示】理解电容的四点注意(1)电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量。(2)电容由电容器本身的介质特性与几何尺寸决定。(3)公式是电容的定义式，对任何电容器都适用。(4)对一个确定的电容器，其电容已确定，不会随其带电荷量的改变而改变。QCU【典例1】(多选)(2014·杨浦区高二检测)如图所示是描述对给定的电容器充电时其电荷量Q、电势差U、电容C之间相互关系的图像,其中正确的是()【解题指南】解答本题时应明确以下两点:(1)对于给定的电容器,Q∝U。(2)电容器的电容C与Q、U无关。【解析】选C、D。电容器的电容是由电容器本身决定的,与电容器所带电荷量Q的大小和两极板间的电势差U的大小无关,不能认为C与Q成正比,与U成反比,故D正确,A、B错误;而C图中表示电容器所带电荷量与极板间的电势差成正比,其比值即电容器的电容不变,故C正确。【变式训练】(2013·武汉高二检测)电容器A的电容比电容器B的电容大,这表明()A.A所带的电荷量比B多B.A比B能容纳更多的电荷量C.A的体积比B的体积大D.两电容器的电压都改变1V时,A的电荷量改变比B的大【解析】选D。电容是电容器的固有属性,由电容器本身的构造决定,电容描述了电容器容纳电荷的本领(电容器两极板间的电压每改变1V所改变电荷量的多少)大小,而不表示容纳电荷的多少或带电荷量的多少,故D对,A、B、C都错。主题二平行板电容器的电容【实验探究】如图,把一个已充电的平行板电容器和一静电计相连。探究影响平行板电容器电容的因素。结合上述情境讨论:(1)本实验应用的方法是什么?提示：控制变量法。(2)如何应用静电计判断电容的变化?提示：由Q=CU可知,由于极板上的电量Q几乎不变,所以电容器的电容C与电压U成反比,而电压U的大小与静电计指针的偏转角度θ成正比,即两个导体间的待测电压U通过静电计指针的偏转角度θ指示出来:θ变大,电压U增大,说明C减小;θ变小,电压U减小,说明C增大。(3)怎样通过实验探究平行板电容器的电容与各因素的关系?提示：①保持极板上的电荷量Q和两极间距离d不变,改变两极板的正对面积S,S越大,静电计指示的电势差越小。可得到:S越大,U越小,则C越大。②保持极板上的电荷量Q和两极板的正对面积S不变,改变两极板间的距离d,d越小,静电计指示的电势差越小。可得到:d越小,U越小,则C越大。③保持Q、S、d都不变,在两极板中间插入电介质,静电计指示的电势差减小。可得到:插入电介质,U减小,C增大。【知识点睛】公式与的比较公式内容公式特点定义式决定式意义对某电容器Q∝U,但=C不变,反映电容器容纳电荷的本领平行板电容器,C∝εr,C∝S,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来量度,由本身的结构(如平行板电容器的εr、S、d等因素)来决定QCUQCUrSC4kdrSC4kdQUQU1d【规律方法】1.平行板电容器的动态分析方法：由于平行板电容器的极板间距d、极板正对面积S或相对介电常数εr变化而引起电容器的C、Q、U、E变化的分析方法：(1)电容器保持与电源连接，U保持不变；电容器充电后断开电源，带电量Q不变。(2)由公式C=确定电容的变化。(3)由C=的关系判定Q或U的变化。(4)由E=确定电容器极板间场强的变化。rS4kdQUUd2.两类典型电容器动态问题的分析：(1)平行板电容器充电后，继续保持电容器两极板与电源两极相连接，电容器的d、S、εr变化，将引起电容器的C、Q、U、E怎样变化？这类问题由于电容器始终连接在电源上，因此两板间的电压保持不变，可根据下列几式讨论C、Q、E的变化情况。rrrrSSC4kddUSSQUC4kddU1Edd①。②。③。(2)平行板电容器充电后，切断与电源的连接，电容器的d、S、εr变化，将引起电容器的C、Q、U、E怎样变化？这类问题由于电容器充电后，切断与电源的连接，使电容器的带电量保持不变，可根据下列几式讨论C、U、E的变化情况。rrrrrrrrSSC4kddQQ4kQddUSCSS4kdUQQ4kQ1ESddCdSS4kd①。②。③。【典例2】(2012·江苏高考)一充电后的平行板电容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()A.C和U均增大B.C增大，U减小C.C减小，U增大D.C和U均减小【解题指南】解答本题时要明确以下两点：(1)本题中电容器的带电量保持不变。(2)公式相结合进行分析。rSQCC4kdU与【解析】选B。由知，S和d不变，插入电介质时，εr增大，电容增大，由可知：Q不变时，C增大，则两板间的电势差U一定减小，B正确。rSC4kdQCU【变式训练】(多选)在如图所示电路中，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()A.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B板向右平移拉开一些D.断开S后，使A、B正对面积错开一些【解析】选C、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两板与电源两极相连，板间电压等于电源电压，保持不变，静电计指针张角不变；当断开S后，板间距离增大，正对面积减小，都会使A、B两板间的电容变小，而电容器所带电荷量不变，由C=可知，板间电压U增大，从而静电计指针张角增大。故正确答案为C、D。QU1.(多选)关于电容器，下列说法正确的是()A.若电容器不带电，则电容C为零B.电容C与电容器所带电荷量Q成正比，与电压U成反比C.电容C与电容器所带电荷量Q的多少无关D.平行板电容器的电容跟两极板间的距离成正比E.平行板电容器的电容在两极板间距离和正对面积一定时，跟充满极板间的电介质的相对介电常数成正比F.平行板电容器的电容在两极板间距离和电介质的相对介电常数一定时，跟两极板的正对面积成正比【解析】选C、E、F。电容定义式不是电容的决定式，电容C由电容器本身的因素决定，与Q、U无关，故A、B错，C对；根据可知，平行板电容器的电容跟两极板间的距离成反比，D错误；跟充满极板间的电介质的相对介电常数成正比，E正确；跟两极板的正对面积成正比，F正确。QCU，rSC4kd2.(多选)一个电容器的规格是100μF、25V，对这两个数据的理解正确的是(