物理选修31人教全国版全程导学笔记课件第一章静电场8

8电容器的电容第一章

静电场[学习目标]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.3.掌握平行板电容器电容的决定式，并能用其讨论有关问题.内容索引自主预习预习新知夯实基础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：由两个平行且彼此

的金属板构成.2.电容的决定因素：电容C与两极板间电介质的相对介电常数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＝

，εr为电介质的相对介电常数.当两极板间是真空时：C＝

，式中k为静电力常量.绝缘正比正比反比四、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：电介质不被

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)电容器的电容跟它两极板间电压成反比.()(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，它所充的电荷量跟它两极板间电压的比值保持不变.()(4)将平行板电容器两极板的间距加大，电容将增大.()(5)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)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减小减小重点探究答案增大不变[导学探究]

(1)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？一、电容器电容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.答案(2)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？[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.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.解析电容反映电容器容纳电荷本领的大小，A对.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，与带电多少无关，B错；电压为10V，电荷量为2×10－5C时，电容C＝

＝2×10－6F，D错.例1

(多选)下列关于电容的说法正确的是

A.电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量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＝

知，若电容器两极间电压为10V，极板带电荷量为2×10－5C.

则电容器电容大小为5×105F答案解析√√例2

有一充电的电容器，两板间的电压为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？答案解析答案1.5×10－4F

1.5×10－4F

3×10－4C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.[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.二、平行板电容器图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3

(多选)如图4所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板间的电势差U，现使B板带正电，实验中，电荷量不变，则下列判断正确的是

A.增大两极板之间的距离，静电计指针张角

变大B.将A板稍微上移，静电计指针张角将变大C.若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针

张角变大D.若将A板拿走，则静电计指针张角变为零答案解析图4√√解析电容器上所带电荷量一定，由公式C＝

得，当d变大时，C变小.再由C＝

得U变大；当A板上移时，正对面积S变小，C变小，U变大；当插入玻璃板时，C变大，U变小；当将A板拿走时，相当于使d变得更大，C更小，故U应更大，故选A、B.知识拓展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.例4

(多选)如图5所示，两块较大的金属板A、B相距为d，平行放置并与一电源相连，开关S闭合后，两板间恰好有一质量为m、带电荷量为q的油滴处于静止状态，以下说法正确的是

A.若将A向左平移一小段位移，则油滴仍然静止，

G表中有b→a的电流B.若将A向上平移一小段位移，则油滴向下加速

运动，G表中有b→a的电流C.若将A向下平移一小段位移，则油滴向上加速运动，G表中有b→a的电流D.若将S断开，则油滴将做自由落体运动，G表中无电流答案解析图5√√解析由于油滴处于静止状态，所以

＝mg.若将A向左平移一小段位移，则电容C变小，电压U不变，则Q＝CU变小，所以电流由b→a，此时油滴仍静止，选项A正确.若将A向上平移一小段位移，电容C变小，电压U不变，则Q变小，所以电流由b→a，此时

＜mg，油滴向下加速运动，所以选项B正确.若将A向下平移一小段位移，电容C变大，电压U不变，则Q变大，所以电流由a→b，此时

＞mg，油滴向上加速运动，所以选项C错误.若将S断开，由于电容器的电荷量不变，则电压U不变，油滴仍处于静止状态，选项D错误.达标检测1.(电容器电容)(多选)下列关于电容器和电容的说法中，正确的是

A.根据C＝

可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，跟两极板间

的电压成反比B.对于确定的电容器，其所带电荷量与两板间的电压成正比C.无论电容器的电压如何变化(小于击穿电压且不为零)，它所带的电荷

量与电压的比值都恒定不变D.电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，其大小与加在

两极板间的电压无关答案√1234解析√√解析电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，是电容器的一种特性.一个电容器对应唯一的电容值，不能说电容器的电容与其所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比，因此A错误，C、D正确.由于电容是定值，由Q＝CU知，其所带电荷量与两板间的电压成正比，故B正确.12342.(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解析解析由题意知C＝

，C＝

，联立解得Q＝4.5×10－4C，故B正确，A错误.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.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.12343.(电容器的动态分析)(多选)如图6所示，一平行板电容器充电后与电源断开，正极板与静电计连接，负极板接地，两板间有一个正试探电荷固定在P点，正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离，下列说法正确的是

A.静电计指针夹角变小B.静电计指针夹角不变C.正电荷在P点的电势能减小D.正电荷在P点的电势能不变答案√图6解析1234√解析将负极板缓慢向右平移一小段距离，两板间的距离减小，根据电容的决定式C＝

可知，电容C增大，而电容器的电荷量Q不变，则由C＝

得，板间电压U减小，因此静电计的指针夹角变小，故A正确，B错误；根据板间场强E＝

，可见E不变；P点到负极板