高中物理課件：第十三章第八節(jié)《電容器的電容》（人教版選修3-1）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第八節(jié)電容器的電容 目標(biāo)概覽 重點(diǎn)難點(diǎn) 1 重點(diǎn) 電容的概念 平行板電容器的電容 2 難點(diǎn) 電容器兩類問(wèn)題的分析 學(xué)法指導(dǎo) 比較電容的定義式及平行板電容器的公式 抓住變量和非變量 結(jié)合電容器的兩個(gè)公式以及勻強(qiáng)電場(chǎng)的規(guī)律解決與電容器相關(guān)的兩類問(wèn)題 核心要點(diǎn)突破 課堂互動(dòng)講練 隨堂達(dá)標(biāo)自測(cè) 第八節(jié)電容器的電容 基礎(chǔ)知識(shí)梳理 課時(shí)活頁(yè)訓(xùn)練 基礎(chǔ)知識(shí)梳理 一 電容器思考 1 電容器帶電量越多 電容越大嗎 2 電容器的額定電壓與擊穿電壓相等嗎 1 電容器 兩個(gè)彼此 又相距 的導(dǎo)體組成電容器 2 電容器的充電與放電 1 充電 把電容器的一個(gè)極板與電池組的正極相連 另一個(gè)極板與負(fù)極相連 兩個(gè)極板就分別帶上了 這個(gè)過(guò)程叫做充電 絕緣 很近 等量異種電荷 2 放電 把充電后的電容器的兩極板接通 兩極板上的電荷 電容器不再帶電 這個(gè)過(guò)程叫做放電 3 電場(chǎng)能 電容器充電過(guò)程中由電源獲得的 儲(chǔ)存在 中 稱為電場(chǎng)能 3 電容器的擊穿電壓和額定電壓擊穿電壓是電容器的極限電壓 額定電壓是電容器最大正常工作電壓 互相中和 能量 電場(chǎng) 思考 提示 1 不對(duì) 電容器的電容與電容器本身有關(guān) 與帶電量和兩板間電壓無(wú)關(guān) 2 擊穿電壓是電容器的極限電壓 超過(guò)這個(gè)電壓 電容器內(nèi)的介質(zhì)將被擊穿 額定電壓是電容器長(zhǎng)期工作時(shí)所能承受的電壓 它比擊穿電壓要低 電容器在不高于額定電壓下工作都是安全可靠的 不要誤認(rèn)為電容器只有在額定電壓下工作才是正常的 二 電容1 定義 電容器所帶的 與電容器兩極板間的 的比值 叫做電容器的電容 2 定義式 C 3 單位 法拉 簡(jiǎn)稱法 符號(hào)是F 還有微法 F 和皮法 pF 1F 106 F pF 4 物理意義 電容是反映 的物理量 跟電容器是否帶電無(wú)關(guān) 電荷量 電勢(shì)差 Q U 1012 三 平行板電容器的電容1 影響平行板電容器電容的因素 1 S增大 靜電計(jì)指針的偏角變小 表明U減小 C 2 d減小 靜電計(jì)指針的偏角變小 表明U減小 C 3 插入電介質(zhì) 靜電計(jì)指針的偏角變小 表明U減小 C 增大 增大 增大 特別提示 靜電計(jì)與驗(yàn)電器結(jié)構(gòu)相似但作用不同 靜電計(jì)是測(cè)電勢(shì)差 而驗(yàn)電器是檢驗(yàn)物體是否帶電 2 平行板電容器的電容C跟介電常數(shù) 成 跟正對(duì)面積S成 跟極板間的距離d成 公式 C 式中的k是靜電力常量 正比 正比 S 4 kd 四 常用電容器1 從結(jié)構(gòu)上看 可分為固定電容器和可變電容器兩類 2 常用電容器的電路符號(hào)如圖13 8 1所示 圖13 8 13 電容器上的標(biāo)稱值 電容器上一般都標(biāo)有電容器的 和 的數(shù)值 電容 額定電壓 核心要點(diǎn)突破 一 對(duì)電容的理解電容是表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量 不同的電容器 儲(chǔ)存電荷的本領(lǐng)一般不同 人們研究發(fā)現(xiàn) 電容器帶電時(shí) 它的兩極板間產(chǎn)生電勢(shì)差 對(duì)任何一個(gè)電容器來(lái)說(shuō) 兩極板間的電勢(shì)差隨所帶電荷量的變化而變化 但電荷量跟電勢(shì)差的比值是一個(gè)恒量 不同的電容器 這個(gè)比值一般是不同的 即時(shí)應(yīng)用1 電容器是一種常用的電子元件 對(duì)電容器認(rèn)識(shí)正確的是 A 電容器的電容表示其儲(chǔ)存電荷的能力B 電容器的電容與它所帶的電量成正比C 電容器的電容與它兩極板間的電壓成正比D 電容的常用單位有 F和pF 1 F 103pF 解析 選A 電容器是一種能儲(chǔ)存電荷的儀器 其電容大小只由本身一些因素決定 A對(duì) B C錯(cuò) 單位常用的有F F pF 且1F 106 F 1012pF 故D錯(cuò)誤 應(yīng)選A 三 關(guān)于平行板電容器的兩類典型問(wèn)題1 兩類問(wèn)題 1 平行板電容器充電后 繼續(xù)保持電容器兩極板與電源相連接U保持不變 電容器的d S 發(fā)生變化 引起C Q E的變化 2 平行板電容器充電后 切斷與電源的連接 電容器帶電量Q保持不變 電容器的d S 的變化引起C U E的變化 即時(shí)應(yīng)用2 如圖13 8 2所示 先接通S使電容器充電 然后斷開S 當(dāng)增大兩極板間距離時(shí) 電容器所帶電荷量Q 電容C 兩板間電勢(shì)差U 電容器兩極板間場(chǎng)強(qiáng)E的變化情況是 圖13 8 2 A Q變小 C不變 U不變 E變小B Q變小 C變小 U不變 E不變C Q不變 C變小 U變大 E不變D Q不變 C變小 U變小 E變小 四 利用電場(chǎng)線定性理解Q不變時(shí)平行板電容器極板間場(chǎng)強(qiáng)的變化1 保持Q d不變 減小正對(duì)面積S 如圖13 8 3 圖13 8 3 可用導(dǎo)線連接的金屬外殼 而且這兩部分相互絕緣 使用時(shí)把它的金屬球跟一個(gè)導(dǎo)體連接 把它的金屬外殼跟另一導(dǎo)體連接 或者把它們同時(shí)接地 從指針的偏轉(zhuǎn)角度就可以知道這兩個(gè)導(dǎo)體間的電勢(shì)差 2 靜電計(jì)的原理由Q CU可知 由于極板上電量Q幾乎不變 所以電容器的電容C與電壓U成反比 而電壓U大小與靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度 成正比 即兩個(gè)導(dǎo)體間的待測(cè)電壓U通過(guò)靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度 指示出來(lái) 變大 電壓U增大 說(shuō)明C減小 變小 電壓U減小 說(shuō)明C增大 3 驗(yàn)電器是檢驗(yàn)帶電體帶電量多少或是否帶電的裝置 而靜電計(jì)是測(cè)量電勢(shì)差的裝置 它顯示的是分別與金屬球和外殼相連的兩物體間的電勢(shì)差 特別提醒電容器充電后兩板間有電勢(shì)差 但不能用電壓表測(cè)量 當(dāng)將電壓表與電容器相連接時(shí) 電容器通過(guò)電壓表放電 導(dǎo)致板間電勢(shì)差明顯減小 指針很快回到零刻度 課堂互動(dòng)講練 答案 C 思維升華 電容器的電容C由電容器本身決定 與電容器所帶電荷量Q及兩極板間電勢(shì)差U無(wú)關(guān) 即使電容器不帶電 電容器容納電荷的本領(lǐng)也不變 其電容仍為C 而電容器所帶的電荷量Q CU 與其電容C和電勢(shì)差U均成正比 如圖13 8 6所示 平行板電容器A板帶正電 并與靜電計(jì)金屬球相連 B板接地 靜電計(jì)指針張開一定角度 以下說(shuō)法正確的是 圖13 8 6 A B板向上移 靜電計(jì)張角減小B B板向右移 靜電計(jì)張角減小C 極板間插入玻璃板 靜電計(jì)張角減小D 使A板放走部分電荷 靜電計(jì)張角減小 解析 首先要搞清楚電路的結(jié)構(gòu) 明確靜電計(jì)測(cè)量的是電容器兩極間的電壓 再者是要明確各個(gè)選項(xiàng)中是電容器的電壓不變還是帶電荷量不變 然后根據(jù)題設(shè)條件運(yùn)用相應(yīng)的公式分別進(jìn)行討論 確定選項(xiàng) 當(dāng)B板右移時(shí) 極板間距d減小 可知C增大 U減小 靜電計(jì)的張角變小 選項(xiàng)B正確 極板間插入玻璃板 介電常數(shù) 增大 從而電容C增大 U減小 選項(xiàng)C正確 當(dāng)A板放走部分電荷 極板的帶電荷量Q減小 而C不變 故U減小 選項(xiàng)D正確 答案 BCD 如圖13 8 7是一種通過(guò)測(cè)量電容器電容的變化 來(lái)檢測(cè)液面高低的儀器原理圖 電容器的兩個(gè)電極分別用導(dǎo)線接到指示器上 指示器可顯示電容的大小 下列關(guān)于該儀器的說(shuō)法中正確的有 圖13 8 7 A 該儀器中電容的兩個(gè)電極分別是芯柱和導(dǎo)電液體B 芯柱外套的絕緣管越厚 該電容器的電容越大C 如果指示器顯示出電容增大了 則說(shuō)明容器中液面升高了D 如果指示器顯示出電容減小了 則說(shuō)明容器中液面升高了 解析 類似于平行板電容器的結(jié)構(gòu) 導(dǎo)線芯和液體構(gòu)成電容器的兩塊電極 導(dǎo)線芯的絕緣層就是極間的電介質(zhì) 其厚度d相當(dāng)于兩平行板間的距離 進(jìn)入液體深度h相當(dāng)于兩平行板的相對(duì)面積 且h越大 則S越大 所以d大時(shí)C就小 若C大時(shí)就表明h大 正確答案為A C項(xiàng) 答案 AC 思維升華 此題主要考查學(xué)生的知識(shí)遷移能力 只要理解電容器的本質(zhì) 將實(shí)際應(yīng)用和平行板電容器模型相聯(lián)系 此題便迎刃而解 如圖13 8 8所示 電路中的電源電壓恒定 水平放置的平行板電容器的電容為C 板間距離為d 當(dāng)S閉合后恰好有一個(gè)質(zhì)量為m 帶電荷量為q的帶電液滴靜止于板間 求 圖13 8 8 1 電容器極板的帶電荷量并判斷液滴帶何種電荷 2 若S一直閉合 設(shè)法使板間距離變?yōu)樵瓉?lái)的2倍 液滴是否發(fā)生運(yùn)動(dòng) 若動(dòng)求其加速度 思維升華 物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)決定于物體受到的合外力和物體的運(yùn)動(dòng)速度 受力分析是解決物理問(wèn)題的基礎(chǔ) 隨堂達(dá)標(biāo)自測(cè) 課時(shí)活頁(yè)訓(xùn)練 本部分內(nèi)容講解結(jié)束 點(diǎn)此進(jìn)入課件目錄 按ESC鍵退出全屏播放 謝謝使用 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全