202X学年高中物理第一章静电场第8节电容器的电容课件新人教版选修3-1

第8节电容器的电容【学习目标】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,并会应用定义式进展简单的计算.3.知道平行板电容器的主要构造,了解影响平行板电容器电容大小的因素.4.掌握平行板电容器电容的决定式,并能用其讨论有关问题.根底知识核心要点学习效果核心素养根底知识探究教材探究知识点一电容器及电容【问题导学】(1)在照相机拍照时,闪光灯可以发出耀眼的白光.闪光灯是通过电容供电的,把电容器的两个极板分别与电源两极相连,对电容器进展充电,该过程中能量是如何转化的?把电容器两极相接,对电容器进展放电,该过程中能量是如何转化的?答案:(1)拍照前的充电过程由电源获得的电能储存在电容器中;拍照后的放电过程,两极板间的电场能转化为其他形式的能量.(2)电容器中没有电荷时,电容器两极板间的电势差是多大?充电过程中,电容器的电荷量增加,电容器两极板间的电势差如何变化?试猜测在充电、放电过程中,电容器的电荷量Q和板间电势差U的比值如何变化?答案:(2)为零,增大,不变.【知识梳理】1.电容器:任何两个彼此

又相距很近的

,都可以看成一个电容器.它是储存电荷和电能的装置.2.电容器的充、放电(1)充电:把电容器的两极板分别与电池组的两极相连,两个极板分别带上等量的

电荷的过程叫做充电.充电过程中,由电源获得的

储存在电容器中.(2)放电:用导线把充电后的电容器的两极板接通,两极板上的电荷

的过程叫做放电.放电过程中,

转化为其他形式的能量.绝缘导体异号电能中和电场能3.电容(1)定义:电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的

.(2)公式:C=

,其中Q指一个极板上带电荷量的绝对值.(3)单位:

,符号是F,1F=1C/V,1F=

μF=

pF.比值法拉1061012知识点二平行板电容器的电容常用电容器【问题导学】平行板电容器由两块平行放置的金属板组成.利用平行板电容器进展如下实验:(1)如下图,保持Q和d不变,增大(或减小)两极板的正对面积S,观察电势差U(静电计指针偏角)的变化,依据C=,分析电容C的变化.答案:(1)S增大,电势差U减小,电容C增大.(2)如下图,保持Q和S不变,增大(或减小)两极板间的距离d,观察电势差U(静电计指针偏角)的变化,依据C=,分析电容C的变化.答案:(2)d增大,电势差U增大,电容C减小.(3)如下图,保持Q,S,d不变,插入电介质,观察电势差U(静电计指针偏角)的变化,依据C=,分析电容C的变化.答案:(3)插入电介质,电势差U减小,电容C增大.1.平行板电容器(1)构成:由两个彼此

又相互靠近的

组成.(2)电容的决定因素:电容与两板正对面积S成

,与电介质的相对介电常数εr成

,与极板间距离d成

.(3)表达式:C=

,εr为相对介电常数,真空时εr=

.其他电介质时εr

.绝缘【知识梳理】平行金属板正比正比反比1>12.常用电容器(1)分类:从构造上看,可以分为

和

两类.(2)电容器的两种电压①击穿电压:加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度,超过这个限度,电介质将被击穿,电容器损坏,这个极限电压称为

电压.②额定电压:电容器能够

时的电压.电容器外壳上标有额定电压的数值,这个数值比击穿电压

.固定电容器可变电容器击穿长期正常工作低思考判断1.电容器放电的过程就是两极板电荷中和的过程.(

)2.电容器的电容越大,所带电荷量就越多.(

)3.将平行板电容器两极板的间距加大,电容将增大.(

)4.电容器所带的电荷量Q是指电容器的一个极板上所带电荷量的绝对值.(

)5.电容器外壳上标的是额定电压.(

)√××√√核心要点突破要点一电容器和电容的理解2.Q-U图像(1)如下图,Q-U图像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.状元心得【例1】如下图,电源电压为3V,那么(1)接通开关S的瞬间,通过电阻R的电流方向从到.

(2)平行板电容器充电稳定后,所带电荷量为4.5×10-4C,那么此电容器的电容是多少?(3)平行板电容器充电稳定后,在将两极板间距离增大的过程中,通过R的电流方向从到.

(4)将两极板间距离增大后发现,电荷量减少了1.5×10-4C,那么电容器的电容变成了多少?〚思维导图〛解析:(1)电容器在充、放电过程中,电路中将有电流,电流方向即为正电荷的定向移动方向.在接通开关S的瞬间,电容器被充电,上极板带正电,下极板带负电,故电流方向由A到B;答案:(1)A

B

(2)1.5×10-4F

(3)B

A(4)1×10-4F误区警示电容器电容、电荷量、电压的分析电容器的电容由电容器本身决定,与电荷量和两极板电压无关,因此,在分析电荷量、电压时电容器电容不变是分析问题的关键点.AC要点二平行板电容器的动态分析1.分析方法:抓住不变量,分析变化量.其理论依据是三个公式:(1)电容器电容的定义式C=;2.两类典型题型【例2】(2021·湖南株洲高二模拟)(多项选择)如下图,用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U,现使B板带正电,那么以下判断正确的选项是()A.增大两极板之间的距离,指针张角变大B.将A板稍微上移,静电计指针张角将变大C.假设将玻璃板插入两板之间,那么静电计指针张角变大D.假设将A板拿走,那么静电计指针张角变为零答案:AB方法总结电容器动态问题的分析思路【针对训练2】(2021·长沙雅礼中学检测)(多项选择)两块大小、形状完全一样的金属平板平行正对放置,构成一平行板电容器,与它相连接的电路如下图,接通开关S,电源即给电容器充电.那么()A.保持S接通,减小两极板间的距离,那么两极板间电场的电场强度减小B.保持S接通,在两极板间插入一块电介质,那么极板上的电荷量增大C.断开S,减小两极板间的距离,那么两极板间电场的电场强度不变D.断开S,在两极板间插入一块电介质,那么两极板间的电势差增大BC【针对训练3】(2021·四川绵阳中学高二检测)如下图,先接通开关S使电容器充电,然后断开开关S.当增大两极板间距离时,电容器所带电荷量Q、电容C,两板间电势差U、电容器两极板间电场强度的变化情况是()A.Q变小,C不变,U不变,E变小B.Q变小,C变小,U不变,E不变C.Q不变,C变小,U变大,E不变D.Q不变,C变小,U变小,E变小C要点三平行板电容器中的力学问题1.带电粒子在平行板电容器中的力学问题是静电场与力学知识的综合,分析方法与力学的分析方法根本一样.2.先分析受力情况,再分析运动状况和运动过程(平衡、加速或减速,是直线还是曲线运动),然后选用恰当的规律(如牛顿定律、动能定理及能量守恒定律)解题.【例3】(2021·南京市六合区月考)如下图是一个由电池、电阻R、开关S与平行板电容器组成的串联电路,开关S闭合.一带电液滴悬浮在两板间P点不动,以下说法正确的选项是()A.带电液滴可能带正电B.增大两极板距离的过程中,电阻R中有从a到b的电流C.断开S,减小两极板正对面积的过程中,液滴将加速下降D.断开S,减小两极板距离过程中,液滴静止不动答案:D方法总结两种易错情况(1)保持S闭合,误认为带电液滴所受静电力不变.实际上,两极板间电压保持不变,假设增大两极板距离,由E=可知,带电液滴所受静电力减小.【针对训练4】(2021·安徽江南十校模拟)(多项选择)如下图,平行板电容器两极板A,B与电池两极相连,一带正电小球悬挂在电容器内部.闭合开关S,充电完毕后悬线偏离竖直方向夹角为θ,那么()A.保持S闭合,将A板向B板靠近,那么θ增大B.保持S闭合,将A板向B板靠近,那么θ不变C.断开S,将A板向B板靠近,那么θ增大D.断开S,将A板向B板靠近,那么θ不变AD学习效果检测1.电容器是一种常用的电子元件.以下对电容器认识正确的选项是()A.电容器的电容表示其储存电荷的能力B.电容器的电容与它所带的电荷量成正比C.电容器的电容与它两极板间的电压成正比D.电容的常用单位有μF和pF,1μF=103pF解析:电容是表示电容器储存电荷本领大小的物理量,故A正确.电容的大小是由电容器本身构造决定的,与两板间电压及电容器所带电荷量无关,故B,C错误.1μF=106pF,故D错误.A2.(2021·河南南阳宛东五校高二联考)(多项选择)对于水平放置的平行板电容器,以下说法正确的选项是()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.在下极板的内外表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.在下极板的内外表上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板,电容将增大解析:平行板电容器电容大小随正对面积的减小而减小,随两极板间距离的增大而减小,在两极板间放入电介质,电容增大.那么可直接看出A错误,B,C正确;对D选项,实际上是减小了两极板间的距离,故D正确.BCD3.一个电容器带电荷量为Q时,两极板间电压为U,假设使其带电荷量增加4.0×10-7C时,它两极板间的电势差增加20V,那么它的电容为()A.1.0×10-8F B.2.0×10-8FC.4.0×10-8F D.8.0×10-8FB4.(2021·武汉外国语学校高二测试)如下图,平行板电容器的电容为C,极板带电荷量为Q,极板间距为d.现在两板间正中央放一带电荷量为q的点电荷,那么它所受到的静电力大小为()C5.(多项选择)连接在电池两极上的平行板电容器,当两板间的距离减小时()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ABD核心素养提升(教师备用)【方法拓展】——平行板电容器与静电计的结合问题1.由决定式C=,根据所给问题中εr、S或d的变化,确定平行板电容器的电容C的变化情况.注意电容器间插入电介质时意味着εr变大,电容C变大;插入金属板时意味着d减小,电容C也变大.学长经历分析2.静电计与电容器的两极板分别连接在一起,如下图,那么电容器上的电势差就等于静电计上所指示的电势差U,静电计指针的变化表征了电容器两极板电势差的变化.3.电容器的电荷量Q是不变的,假设电容C变化,根据U=可确定电势差U的变化情况,进而可以确定静电计指针的张角变化情况.【以例示法】(2021·安徽淮北模拟)(多项选择)平行板A,B组成电容器,充电后与静电计相连,要使静电计指针张角变