【创新设计】2013-2014学年高中物理鲁科版选修3-1第2章2-4电容器、电容

自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破第4节电容器、电容自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破1．观察常见电容器的构造知道电容器是储存电荷的一种装置．2．理解电容的定义、掌握定义式C＝QU的物理意义．3．知道平行板电容器电容的决定因素，并会用决定因素解决两类问题.自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破一、电容器及电容器的充、放电现象1．电容器：两个彼此又相距很近的，就可以看成一个电容器．常见的最简单的电容器是电容器．绝缘导体平行板自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破2．电容器的充、放电现象电容器充电电容器放电两极板分别带上电荷两极板上电荷互相有瞬时的充电电流流向正极板有瞬时的放电电流流向负极板两极板间形成电场储存两极板间失去电场，转化为其他能等量异种中和电能电能自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破二、电容1．定义：Q与U的比值，公式为.2．物理意义：表示电容器容纳本领的物理量．3．单位：1F＝106μF＝pF.说明：平行板电容器的电容C跟相对介电常数εr成，跟极板正对面积S成，跟极板间的距离d成．公式为C＝，当极板间为真空时，C＝.C＝QU电荷1012正比正比反比εrS4πkdS4πkd自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破三、电容器的分类1．按电介质分：空气电容器、电容器、电容器、陶瓷电容器、电容器、电容器等．2．按是否可变分：电容器、电容器等．纸质电解云母涤纶可变固定四、电容器的额定电压和击穿电压1．额定电压：电容器能够长期正常工作时的电压．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，则电容器就会被损坏.最大自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破一、对电容器的电容的理解1．对电容的理解(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，用比值C＝QU来定义，但电容的大小与Q、U无关．由公式C＝εrS4πkd知，影响电容器电容大小的因素是电介质的相对介电常数εr、电容器极板的正对面积S和极板间的距离d.自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破(2)通过Q－U图象理解，如图2－4－1所示，Q－U图象是一条过原点的直线，其中Q为一个极板上所带电荷量的绝对值，U为两板间的电势差，直线的斜率表示电容大小．因而电容器的电容也可以表示为C＝ΔQΔU，即电容的大小在数值上等于两极板间的电压增加(或减小)1V所增加(或减小)的电荷量．图2－4－1自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破2．C＝QU与C＝εrS4πkd的比较公式内容C＝QUC＝εrS4πkd公式特点定义式决定式意义对某电容器Q∝U，但QU＝C不变，反映容纳电荷本领平行板电容器，C∝εrs，C∝1d，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QU来量度，由本身的结构(如平行板电容器的εr、S、d等因素)来决定自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破二、关于平行板电容器的两类典型问题1．平行板电容器始终连接在电源两端如果电容器始终连接在电源上，两板间的电势差就保持不变，电容器的极板距离d、极板的正对面积S、电介质的相对介电常数εr发生变化，将引起电容器的电容C、电容器的带电量Q、极板间的场强E的变化．可根据下列几式讨论C、Q、E的变化情况．由C＝εrS4πkd∝εrSd可知C随d、S、εr的变化而变化．由Q＝UC＝εrS4πkdU∝εrSd可知Q也随d、S、εr的变化而变化．由E＝Ud∝1d可知E随d的变化而变化．自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破2．平行板电容器充电后，切断与电源的连接，并保持两极板绝缘如果两极板切断与电源的连接，并保持两极板绝缘，电容器既不会充电也不会放电，电容器的带电荷量Q就保持不变，电容器的极板距离d、极板的正对面积S、电介质的相对介电常数εr发生变化，将引起电容器的电容C、两极板间的电压U、极板间的场强E的变化．可根据下列几式讨论C、U、E的变化情况．自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破由C＝εrS4πkd∝εrSd可知C随d、S、εr的变化而变化．由U＝QC＝4πkdQεrS∝dεrS可知U也随d、S、εr的变化而变化．由E＝Ud＝QCd＝4πkQεrS∝1εrS可知E随S、εr变化而变化．自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破【典例1】下列关于电容的说法正确的是()．A．电容器简称电容B．电容器A的电容比B的大，说明A的带电荷量比B多C．电容在数值上等于使两极板间的电势差为1V时电容器需要带的电荷量D．由公式C＝QU知，电容器的电容与电容器两极板间的电压成反比，与电容器所带的电荷量成正比自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破答案C解析电容器和电容是两个不同的概念，A错；电容器A的电容比B的大，只能说明电容器A容纳电荷的本领比B强，与是否带电无关，B错；电容器的电容大小和它所带的电荷量、两极板间的电压等均无关，D错．通过本题，我们对公式C＝QU有了进一步的理解，电容器的电容只由电容器本身决定．借题发挥C＝QU为比值定义法．C的大小与Q、U无关，只跟电容器本身有关，当Q＝0时，U＝0，而C并不为零．自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破【变式1】下列四个选项是描述对给定的电容器充电时电荷量Q、电压U、电容C之间相互关系的图象，其中正确的有()．解析电容器的电容C与Q、U无关，A错，B、D正确；由Q＝CU知，Q与U成正比，所以C正确．答案BCD自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破【典例2】如图2－4－2所示，电路中A、B为两块竖直放置的金属板，C是一只静电计，开关S合上后，静电计指针张开一个角度，下述做法可使静电计指针张角增大的是()．A．使A、B两板靠近一些B．使A、B两板正对面积减小一些C．断开S后，使B板向右平移一些D．断开S后，使A、B正对面积减小一些图2－4－2自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破答案CD解析静电计显示的是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，都将使A、B两板间的电容变小，而电容器所带的电荷量不变，由C＝QU可知，板间电压U增大，从而静电计指针张角增大．所以本题的正确答案是C、D.自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破借题发挥(1)平行板电容器动态分析的基本思路：①在判断电容器相关物理量的变化时，首先要弄清哪些量是不变的，然后根据不变量和相关公式推断其他待分析量的变化情况．②若电容器充电后与电源断开，则带电荷量Q不变；若电容器始终与电源相连，则电压U不变．③分析电容器物理量变化常用的公式有：C＝εrS4πkd、C＝QU和E＝Ud.(2)静电计是测量电势差的仪器，不能用于测直流电路中两点的电压．静电计张角大，说明极板间电势差大．自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破【变式2】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，电容将增大自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破解析影响平行板电容器电容大小的因素有：(1)随正对面积的增大而增大；(2)随两极板间距离的增大而减小；(3)在两极板间放入电介质，电容增大．由此可知A错，B、C选项正确．对D选项，实际上是减小了平行板的间距，所以D也对．故正确选项为B、C、D.答案BCD自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破电容概念的理解1．关于已充上电的某个平行板电容器，下列说法不正确的是()．A．两极板上一定带异号电荷B．两极板所带的电荷量一定相等C．充上的电量越多，其电容就越大D．充上的电量越多，两极板间的电势差就越大自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破答案C解析给电容器充电，电容器两极分别带上等量异号电荷，A、B正确；电容器的电容大小取决于它的结构，与所带电荷量的多少无关，C错误；根据U＝QC，电容器的电荷量越大，两极板间的电势差越大，D正确．自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破平行板电容器的两类问题2．一个空气平行板电容器，极板间距离为d，正对面积为S，充以电荷量Q后，两极板间电压为U，为使电容器的电容加倍，可采用的办法是()．A．将电压变为U2B．将带电荷量变为2QC．将极板正对面积变为2SD．将两极间充满介电常数为2的电介质自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破答案CD解析电容器的电容和电容极板上的电荷量，电压无关，所以选项A、B不正确；根据公式C＝εrS4πkd可知选项C、D正确．自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破3．如图2－4－3所示的实验装置中，平行板电容器的极板A与一灵敏的静电计相接，极板B接地．若极板B向上移动一点，由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是()．图2－4－3自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破A．两极板间的电压不变，极板上的电荷量变小B．两极板间的电压不变，极板上的电荷量变大C．极板上的电荷量几乎不变，两极板间接电压变小D．极板上的电荷量几乎不变，两极板间的电压变大答案D解析静电计指针的变化表征了电容器两极板电势差的变化，在保持电容器带电荷量Q不变的条件下，若极板B稍向上移动一点，则电容器的电容C变小，两极板间电势差U＝QC变大．自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破单击此处进入活页规范训练自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破电场的能的性质一、电势能大小、电势高低的比较1．电场力做功的计算方法(1)根据电势能的变化与电场力做功的关系计算．电场力做了多少功，就有多少电势能与其他形式的能发生相互转化．(2)利用WAB＝qUAB计算．应用公式WAB＝qUAB计算时，WAB指从A到B电场力对电荷做的功；UAB＝φA－φB，若φA＞φB.UAB取正值，若φA＜φB，则UAB取负值．各物理量代正负号直接运算．自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破(3)应用功的定义式求解．W＝qElcosθ(只适用于匀强电场)2．电场中电势高低的判断方法(1)根据电场线的方向：沿电场线的方向电势越来越低．(2)由UAB＝WABq代入符号直接运算．(3)根据电势能判断：正电荷在电势高处电势能较大，负电荷在电势低处电势能较大．自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破3．电势能大小的比较(1)利用电场力做功与电势能变化的关系：电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加，与电荷的正负无关．(2)电场线法：①正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能减小，反之亦反．②负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能增大，反之亦反．自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破【典例1】由如图1所示的电场线，可判定()．A．该电场一定是匀强电场B．A点的电势一定低于B点的电势C．负电荷放在B点的电势能比A点的电势能大D．负电荷放在B点所受电场力方向向右图1自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练专题突破解析由图知，该电场线为直线，在我们常接触的电场中，匀强电场的电场线是直线，但点电荷的电场线也是直线，故也可能是正电荷放在左端或负电荷放在右端时产生电场的电场线，另外也可能是正负电荷之间的一条电场线，故A项错．电势的高低可根据电场线由高电势指向低电势判断，则φA＞φB，故B项错．由于