高考物理专题复习：电容器问题的动态分析课件.ppt

电容器问题的动态分析电容器的充电(放电)当电容器充电(放电)结束,电容器所在电路中无电流,电容器两板间电压(等于零)与电源电压相等.⑴有电流,电流方向流入(出)电容器正极板,电流强度由大变小;⑵电容器所带电量增加(减少);⑶电容器两极板电压升高(降低);⑷电容器中匀强电场的场强增大(减小);⑸电源的化学能转化为电容器中匀强电场的电场能.(匀强电场的电场能转化为其它形式的能.)一、理解电容器的充电和放电过程及其特点放电过程实际是正、负电荷中和的过程.例1．S闭合的瞬间和平行板电容器充电稳定后增大两极板距离的过程中，对电阻R来说，有无电流通过，如果有，方向怎样?·ABRSC····解析:过程一：电源给电容器充电,R上有从A到B的电流,当电容器的电压等于电源电压时,充电结束,电容器的上、下极板带等量正、负电荷。过程二:当增大两板距离时,电容器的电容减小；当电路稳定后,电容器的电压跟电源的电压相等,说明电容器的电量减小,因此在增大两极板距离的过程中,电容器放电,R上有从B到A的电流.（过程和状态分析是物理解题的生命线）二、对电容器电容的两个公式的理解kdSC4任意电容器电容的定义式(度量式).平行板电容器电容的决定式(函数式).对一个确定的电容器,其电容已确定,不会随其带电量和两板电压的改变而改变.平行板电容器电容的大小由ε、s和d共同决定.UQUQC例1．如图是描述对给定的电容器充电时电量Q、电压U、电容C之间相互关系的图象，其中正确的有（）QCQOACUOBQUOCCODBCD构建和谐社会qFEqEFqWUqUWVmVmUQCCUQ比值法定义物理量一览表IURSlR物理量的定义式即度量式（普适）物理量的决定式即函数式（特殊）例2．有一充电的平行板电容器，两板间电压为3V，现使它的电量减少3×10－4C是电容器两极间电压降为原来的1/3此电容器的电容是____μF，电容器原来的带电量是__________C，若电容器极板上的电量全部放掉，电容器的电容是______μF.150150解析：当电压降为原来的1/3即为1V时,电压的减小量为2VFFUQC44105.12103CCCUQ44105.43105.1电容器的电容是反映电容器本身容纳电荷本领的物理量，与电容器是否带电以及两板电压高低无关。公式C=Q/U=ΔQ/ΔU是任意电容器电容的度量式，注意区分状态量和过程量。4.5×10-4例3．平行金属板A、B组成的电容器，充电后与静电计相连.要使静电计指针张角变大，下列措施中可行的是：（）A.将A板向上移动B.将B板向右移动C.将A、B之间充满电介质D.将A板放走部分电荷AB解析：ABC.电容器充电后与电源切断联系,电量Q不变.UQCkdSC4D.C不变讨论问题,先看常量,再看变量.AB··Ε(S、d)的变化C的变化U的变化Q变小UQCQ不变U变小例4．把平行板电容器的两板分别和电源的正、负极相接，两板相距d，电源电压为U，电容器电容为C。将电键K闭合，将A板向上移，使A、B板间的距离为2d，通过电源的电量为多大？ABS··解析：过程一:电源给电容器充电,电容器所带电量即通过电源的电量为CUQUQCU不变dd2'kdSC4CC21'ε、S不变QQ21'过程二:电容器放电过程中通过电源的电量为CU/2第二类问题:平行板电容器充电后，继续保持电容器两极板与电池两极相连接，两板间的电压U保持不变。三、平行板电容器的动态分析解题程序:1.写出上述前三个公式;2.先看常量，后看变量;3,在变量中先看自变量，后看因变量,进而确定函数关系;4.先定性分析,再定量计算.第二类问题:平行板电容器充电后，继续保持电容器两极板与电池两极相连接，两板间的电压U保持不变。物理依据UQCkdSC4任意电容器电容的度量式平行板电容器电容的决定式dUE匀强电场场强的度量式第一类问题:平行板电容器充电后，切断与电源的连接，电容器的带电量Q保持不变。SkQE4匀强电场场强的决定式例1．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：（）A.电容器的电容C变大B.电容器极板的带电量Q变大C.电容器两极间的电势差U变大D.电容器两极板间的电场强度E变大ABDUQCkdSC4dUEε、S不变d减小C变大U不变Q变大U不变E变大第二类问题:U不变例2．一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两极板间有一正电荷(电量很小)固定在P点.如图所示，用E表示两极板间场强，U表示电容器的电压，EP表示正电荷在P点的电势能，若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，则：（）A.U变小，E不变B.E变大，EP不变C.U变小，EP不变D.U不变，EP不变+P·AC电容器充电后与电源断开，电量不变，根据匀强电场场强的决定式可知，场强E不变。场强E不变，P点到下极板间的距离不变，P点与零势面的电势差不变,把点电荷从P点移到零势面电场力所做的功不变,故点电荷在P点的电势能EP不变．d减小kdSC4ε、S不变C变大UQCQ不变U减小解析：第一类问题:Q不变，E与d无关。例3．两块平行金属板带等量异号电荷，要使两板间的电压加倍，而板间的电场强度减半，可采用的办法有：A.两板的电量加倍，而距离变为原来的4倍（）B.两板的电量加倍，而距离变为原来的2倍C.两板的电量减半，而距离变为原来的4倍D.两板的电量减半，而距离变为原来的2倍CUQCkdSC4dUEdd4'CC41'ε、S不变QQ21'UU2'EE21'UU2'UQCkdSC4dUE讨论平行板电容器的Q、U、C、E的动态变化,应该先看常量,后看变量,并且注意度量式和决定式物理意义的不同.理论根据四、电容传感器传感器是将所感受到的一种非电学物理量转换成便于检测的电学物理量的器件。常用于检测和自动控制.测角度测夜面高度测压力测位移例1．传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用。如图所示是一种测定液面高度的电容式传感器的示意，金属芯线与导电液体形成一个电容器，从电容C大小的变化就能反映液面的升降情况，两者的关系是：（）A.C增大表示h增大B.C增大表示h减小C.C减小表示h减小D.C减小表示h增大AC导电液体金属芯线电解质hkdSC4h增大S增大正对面积意义ε、d不变C增大非电学量电学量传感器