2019-2020学年高中物理 第一章 电场电流 四 电容器课件 新人教版选修1-1

四、电容器情景导入学习目标预览如图是一款闪光灯外置的照相机和一款闪光灯内置的数码相机，当摄影光线不足时，闪光灯可以发出耀眼的光，你知道它们的工作原理吗？1.了解电容器的结构和功能，知道常见的电容器有哪些．2.了解不同的电容器电容量不同，知道决定电容器电容的因素．3.知道电容的常用单位及其换算关系.01课前自主梳理02课堂合作探究03课后巩固提升[课时作业]一、电容器1．是最早出现的电容器，电容器是的装置．2．在两个正对的平行金属板中间夹上一层绝缘物质就形成一个最简单的电容器，叫作电容器．3．两个彼此而又互相的导体，都可以组成一个电容器．4．使电容器的两个极板分别带上等量异种电荷的过程叫作电容器的．5．充电后的电容器失去电荷的过程叫电容器的．莱顿瓶储存电荷平行板绝缘靠近充电放电[思考]电容器是储存电荷的装置，在充放电过程中，电容器储存的电荷如何变化？提示：充电过程中，电容器储存的电荷量增加，放电过程中储存的电荷量减少．二、电容器的电容1．一般来说，电容器极板的正对面积越、极板间的距离越，电容器的电容就越大，极板间的性质也会影响电容器的电容量．2．在国际单位制中，电容的单位是，简称，符号是.3．法拉这个单位太大，常用的较小的单位还有和．4．1μF＝F；1pF＝F.大近电介质法拉法F微法皮法10－610－12[试做]某电容器上标有“220V300μF”，300μF＝__________F＝________pF.答案：3×10－43×108要点一对电容器工作过程的理解1．电容器充、放电过程的特点(1)充电过程特点(如图所示)①有电流，电流由电容器负极板流出，电流由小到大．②电容器所带电荷量增加．③电容器两极板间电压升高．④电容器两极板间电场强度增强．当电容器充电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器两极板间电压与充电电压相等．(2)放电过程特点(如图所示)①有电流，电流方向是从正极板流出，电流由大变小．②电容器所带电荷量减少．③电容器两极板间电压降低．④电容器两极板间电场强度减弱．当电容器放电结束后，电容器所在电路中无电流．电容器的放电过程实际上是正、负电荷中和的过程．2．电容器充、放电电流方向的判断在判断充、放电电流方向时，我们可以用等效的方法，即充电时，电容器可等效成一个用电器，电流从电源的正极流向电流的负极；放电时，电容器等效成电源，电流从等效电源(即电容器)的正极流向等效电源(电容器)的负极．[例1](多选)如图所示，E为电源，S为单刀双掷开关，C为电容器，下列说法正确的是()A．当S闭合在1上时电容器的上极板带正电，下极板带负电B．把S闭合在1上，此时为电容器的充电过程C．当把开关从1闭合到2后电容器开始充电D．当闭合在1上后电容器两极板间有电压[思路点拨]解此题的关键是看清电路结构及电源的正、负极．[解析]当开关S接1时，电容器两极板分别接在电池两端，电池给电容器充电，使电容器上极板带上正电，下极板带上负电；当开关S接2时，充了电的电容器的两极板被导线相连，使两极板上正、负电荷发生中和，电容器放电．[答案]ABD无论是充电过程还是放电过程都是很短暂的，当充、放电结束时，充、放电电流消失，此时连接电容器的电路处于断路状态．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增大解析：电容器充放电过程中，电路中有很大的瞬间电流；充电过程，电源的电能转化为电容器的电场能；放电过程，电容器的电场能逐渐减少．故选项A正确，选项B、C、D错误．答案：A要点二对电容器电容的理解1．电容器与电容的区别电容器是一个电学元件，而电容是一个物理量，它表征了电容器容纳电荷的本领．2．电容器电容大小的决定因素电容器的电容跟两极板的正对面积、两极板的间距以及两极板间的电介质有关．两极板的正对面积越大，极板间的距离越小，电介质的介电常数越大，电容器的电容就越大，反之，则越小．通常的可变电容器就是通过改变两极板的正对面积来实现电容变化的．3．电容器铭牌的含义如果一容器上面标注有“50μF6V”，则表示其电容大小为50μF，加在其两端的电压不能超过6V.[特别提醒]电容器电容的定义：使电容器两极板间的电势差增加1V所需要增加的电荷量．电容器两极板间的电势差增加1V所需的电荷量越多，电容器的电容越大；反之则越小．定义式：C＝ΔQΔU，式中C表示电容器的电容，ΔU表示两板间增加的电势差，ΔQ表示当两板间电势差增加ΔU时电容器所增加的电荷量.[例2]下列关于电容的说法中，正确的是()A．一只电容器所带的电荷量越大，电容越大B．如果一个电容器两极板间没有电压，就没有电荷量，也就没有电容C．对于可变电容器而言，在其他条件不变的基础上，电容器极板的正对面积越大，电容越小D．对于可变电容器而言，在其他条件不变的基础上，电容器极板的正对面积越大，电容越大[解析]电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量，其大小是由电容器自身性质决定的，取决于两极板的正对面积、极板间的距离及两极板间电介质的种类这三个因素，所以A、B项错误；对于可变电容器，动片旋入越多，正对面积越大，电容也就越大，故选项C错误，D项正确．[答案]D电容器的电容是反映其容纳电荷本领的物理量，完全由电容器本身决定，跟电容器是否带电、带电荷量多少以及两极板间电势差的大小无关．2．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的多B．A比B能容纳更多的电荷量C．A的体积比B的大D．两电容器的电压都改变1V时，A的电荷量的改变比B的大解析：电容是电容器的固有属性，由电容器本身决定．电容描述了电容器容纳电荷的本领(电容器两极板间的电势差每改变1V所改变的电荷量的多少)大小，而不表示容纳电荷的多少或带电荷量的多少，故正确答案为D.答案：D[随堂训练]1．(多选)关于电容器和电容的概念，下列说法正确的是()A．任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体都可以看成是一个电容器B．用电源对平行板电容器充电后，两极板一定带有等量异种电荷C．某一电容器带电荷量越多，它的电容就越大D．某一电容器两板间的电压越高，它的电容就越大解析：由电容器的定义和充放电原理知，A、B正确；电容由电容器本身性质决定，与Q、U无关，C、D错误．答案：AB2．(多选)某一电容器标注的是“300V5μF”，则下列说法正确的是()A．该电容器可在300V以下的电压下正常工作B．该电容器只能在300V的电压下正常工作C．电压是200V时，电容仍是5μFD．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解析：铭牌上所标的是电容器的电容是5μF，额定电压为300V，即在低于300V的电压下工作都是安全的．电容器的电容与本身性质有关，与两极板间所加电压大小无关．答案：ACD3．(多选)对于某个给定的电容器，下图中能够恰当地描述其所带电荷量Q、两端的电压U、电容C之间相互关系的是()解析：因为电容器的电容C与它所带的电荷量Q、两极板间的电压U无关，只跟它本身的形状、两极板间距、正对面积、两极板间所充的电介质有关，所以凡表示C随U或Q变化而变化的图线都是错误的．对于给定的电容器，C＝QU是不变的，反映在Q­U图象上是曲线的斜率不变．正确选项为B、C、D.答案：BCD4．(多选)对于一个原来带电的平行板电容器，下列说法正确的是()A．给它继续充电，它的电容增大，储存的电能增多B．给它继续充电，它的电压增大，电容不变C．让它放电，它的电压增大，电能减少D．让它放电，它的电压减小，电能减少解析：电容的大小与电荷量的多少无关，所以充、放电时电容均不变．充电时电压增大，电能增多；放电时电压减小，电能减少．故A、C项错误，B、D项正确．答案：BD5．一个电容器电荷量为Q时，两极间电压为U，若使其电荷量减少4.0×10－7C时，它两极间的电势差减小20V，则它的电容为()A．1.0×10－8FB．2.0×10－8FC．4.0×10－8FD．8.0×10－8F解析：用C＝ΔQΔU解得C＝4.0×10－7C20V＝2.0×10－8F.答案：B6.如图所示是测定压力F的电容式传感器．待测压力F作用于可动膜片电极上的时候，膜片发生形变，使极板间距离d发生变化，引起电容C的变化．知道C的变化，就可以知道F的变化情况．如果某次测量过程中，发现C在增大，说明待测压力F在________(填“增大”“减小”或“不变”)．解析：C增大，说明板间距离d在减小，故待测压力F增大．答案：增大