高中物理第一章静电场第8节电容器的电容第一课时电容器的电容讲义新人教版必修

第1课时电容器的电容第一章

8电容器的电容[学科素养与目标要求]物理观念：1.知道电容器的概念和平行板电容器的主要构造.2.理解电容的概念及其定义式，掌握平行板电容器电容的决定式.科学探究：会正确连接电路，认真观察电容器的充放电过程，会分析解释相关现象.科学思维：1.通过类比建立电容的概念；通过电容的定义进一步体会比值定义法.2.结合具体问题构建电容器动态分析模型.内容索引重点探究启迪思维探究重点达标检测检测评价达标过关自主预习预习新知夯实基础自主预习一、电容器1.电容器：储存电荷和电能的装置.任何两个彼此

又相距很近的

，都可以看成一个电容器.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，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，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二、电容1.定义：电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的

的比值.2.定义式：

.3.单位：电容的国际单位是

，符号为

，常用的单位还有

和

，1F＝

μF＝

pF.4.物理意义：电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，在数值上等于使两极板间的电势差为

时电容器需要带的电荷量.电势差U法拉F微法皮法10610121V三、平行板电容器1.结构：由两个平行且

的金属板构成.2.电容的决定因素：电容C与两极板间的相对介电常数εr成

，跟极板的正对面积S成

，跟极板间的距离d成

.3.电容的决定式：C＝

，式中k为静电力常量，εr为电介质的相对介电常数，真空中εr＝

.彼此绝缘正比正比反比1四、常用电容器1.分类：从构造上看，可以分为

和

两类.2.电容器的额定电压和击穿电压：(1)额定电压：电容器能够

时的电压.(2)击穿电压：电介质被

时在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，则电容器就会损坏.固定电容器可变电容器长期正常工作击穿[即学即用]

1.判断下列说法的正误.(1)电容器的电容跟电容器的电荷量成正比.(

)(2)电容器的电容越大，所带电荷量就越多.(

)(3)对于确定的电容器，它所带的电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变.(

)(4)只将平行板电容器两极板的间距加大，电容将增大.(

)(5)只将平行板电容器两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小.(

)(6)只在平行板电容器极板间插入电介质，电容将增大.(

)答案××√×√√2.某平行板电容器充电后所带电荷量为Q＝2×10－6C，两板间的电压U＝4V，则该电容器的电容为

F，若只将该电容器的板间距离增大，电容器的电容将

，若只将两极板错开，使极板正对面积减小，电容器的电容将

.答案5×10－7减小减小重点探究[导学探究]

把电容器的两个极板分别与电源两极相连，对电容器进行充电，该过程中能量是如何转化的？当把电容器两极相接，对电容器进行放电，该过程中能量是如何转化的？当电容器的带电荷量增加时，电容器两极板间的电势差如何变化？带电荷量Q和板间电势差U的比值是否发生变化？答案充电过程中电源内的化学能转化为电容器内的电场能.放电过程中电容器的电场能转化为电路的内能.增大不变答案一、电容器电容[知识深化]1.电容器的充电过程，电源提供的能量转化为电容器的电场能；电容器的放电过程，电容器的电场能转化为其他形式的能.2.电容器的充、放电过程中，电路中有充电、放电电流，电路稳定时，电路中没有电流.3.C＝

是电容的定义式，由此也可得出C＝.4.电容器的电容决定于电容器本身，与电容器的电荷量Q以及电势差U均无关.例1有一充电的电容器，两极板间的电压为3V，所带电荷量为4.5×10－4C，此电容器的电容是多少？将电容器的电压降为2V，电容器的电容是多少？所带电荷量是多少？答案1.5×10－4F

1.5×10－4F

3×10－4C解析答案电容器电压降为2V时，电容不变，仍为1.5×10－4F.此时所带电荷量为Q′＝CU′＝1.5×10－4×2C＝3×10－4C.二、平行板电容器的电容及动态分析[导学探究]

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行如下实验：(1)如图1所示，保持Q和d不变，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.图1答案实验结论：S减小，电势差U增大，电容C减小.答案(2)如图2所示，保持Q和S不变，增大两极板间的距离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.图2答案实验结论：d增大，电势差U增大，电容C减小.答案(3)如图3所示，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.图3答案实验结论：插入电介质，电势差U减小，电容C增大.答案[知识深化]2.平行板电容器动态问题的分析方法抓住不变量，分析变化量，紧抓三个公式：3.平行板电容器的两类典型问题例2

(多选)(2018·山东济宁市高一下期末)如图4所示，相互靠近的两块金属板M、N组成平行板电容器，极板M与静电计的金属球相接，极板N与静电计的金属外壳均接地.电容器充电后，静电计指针将张开一定角度.若电容器所带电荷量不变，下面操作能使静电计指针张角变大的是A.将N板向上平移B.将N板向左平移远离M板C.将N板向右平移靠近M板D.在M、N之间插入有机玻璃解析答案√图4√在M、N间插入有机玻璃，C增大，U减小，故D错误.静电计的使用静电计是在验电器的基础上改造而成的，静电计由相互绝缘的两部分组成，静电计与电容器的两极板分别连接在一起，则电容器上的电势差就等于静电计上所指示的电势差U，U的大小就从静电计的刻度读出，可见，静电计指针偏角的变化表征了电容器两极板电势差的变化.知识拓展例3

(2018·山东烟台市高一下期末)如图5所示，一带电油滴悬浮在平行板电容器两极板A、B之间的P点，处于静止状态.现将极板A向下平移一小段距离，但仍在P点上方，其他条件不变.下列说法中正确的是解析答案图5A.液滴将向下运动

B.液滴将向上运动C.电容器电容减小

D.极板带电荷量将减小√达标检测1.(电容器电容)(2018·山东淄博市高一下期末)对电容C＝

，以下说法正确的是A.电容器充电电荷量越多，电容增加越大B.电容器的电容跟它两极板间所加电压成反比C.电容器的电容越大，所带电荷量就越多D.对于确定的电容器，它所带的电荷量跟它两极板间所加电压的比值

保持不变答案1234√2.(电容的计算)一个已充电的电容器，若使它的电荷量减少3×10－4C，则其电压减少为原来的

，则A.电容器原来的带电荷量为9×10－4CB.电容器原来的带电荷量为4.5×10－4CC.电容器原来的电压为1VD.电容器的电容变为原来的答案1234解析√1234因电容器的电容不知，所以无法得出电容器原来的电压，C错误.电容是由电容器本身决定，跟电压和电荷量的变化无关，所以电容器的电容不变，D错误.3.(电容器的动态分析)(多选)如图6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，静电计指针张开一定角度，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A板向左平移一些D.断开S后，使A、B正对面积减小一些答案解析1234图6√√1234解析静电计显示的是A、B两板间的电压，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＝

可知，板间电压U增大，从而静电计指针张角增大.所以本题的正确选项是C、D.4.(电容器的动态分析)(2018·山东德州市高一下期末