课堂设计14-15物理(人教版)选修3-1配套课件1.8电容器的电容

做一做 用传感器观察电容器的放电过程 电流传感器可以像电流表一样测量电流，…… 点拨：(1)狭长的矩形面积表示电流与时间的乘积， 即在一段时间内所放电荷量．(2)全部放电过程中所释 放的电荷量，等于曲线与坐标轴所围成的面积．所以 只需要查一下小方格的个数，用每个方格的面积乘以 方格的格数即可得放电电量．查格数时，多于半个格 的按一个计算，不到半个格的舍去．(3)根据以上数据， 估算出电容器的电容约为400 μF.
(2) ：电解电容器，有“＋”“－”极之分，连接时不能 接错． (3) ：可变电容器，一般是改变两绝缘片的正对面积 或其间距来改变电容． 3．电容器的击穿电压和额定电压 电介质被击穿，电容器损坏，这个极限电压为电容器的 击穿电压．电容器正常工作时的电压应低于击穿电压． (2)额定电压：电容器长期工作时所能承受的电压， 额定电压低于击穿电压．
.
特别提醒：(1)此式为决定式，由此式可以看出， 电容C与其所带电荷量Q及两极板间电压U均无关， 完全由电容器本身决定． (2)k为静电力常量，d为极板间的距离，S为极 板正对面积． (3)εr是一个常数，与电介质的性质有关，称为 电介质的相对介电常数．
四、常见的电容器 1．分类 (1)按电介质分 云母 纸质 空气电容器、 电容器、 电容器、陶瓷 涤纶 电解 电容器、 电容器、 电容器等． (2)按是否可变分 固定 可变 电容器、 电容器等． 2．电容器的符号 (1) ：固定电容器，其电容C是不变的．
对电容器电容的理解
【例1】 下列关于电容的说法正确的是 ( ) A．电容器简称电容 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1 V 时电容器需要带的电荷量 D．由公式C＝Q/U知，电容器的电容与电容器两 极板间的电压成反比，与电容器所带的电荷量成正比
图1－8－7
距离增大，在此过程中，R上______(选填“有”或“无”)电流通过．
解析： 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 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；稳定后，将两板 距离增大，根据 C∝ εrS ，电容减小，电容器带电荷 d
Q UC＝ 2．定义式： . 3．单位是法拉，简称法，符号是F.常用单位还 10 有微法(μF)和皮法(pF)，量值关系： 1 6F＝ μF＝ 1012pF.
三、平行板电容器的电容 1．平行板电容器 平行 ____ (1)基本结构：由两块彼此绝缘、互相靠近的 金属板组成，是最简单的，也是最基本的电容器． 等量 (2)带电特点：两极板电荷 异号，分布在相 对两板的内侧． 匀强电场 (3)板间电场：板间形成 ，场强大小为E ＝U/d，方向垂直板面．
1．平行板电容器充电后，继续保持电容器两极 板与电池两极相连接，电容器的d、S、εr变化，将引 起电容器的C、Q、U、E怎样变化？ 这类问题由于电容器始终连接在电池上，因此 两板间的电压保持不变，可根据下列几式讨论C、Q、 E的变化情况．
εrS εrS UεrS εrS U 1 C＝ ∝ ，Q＝CU＝ ∝ ，E＝ ∝ . 4πkd d 4πkd d d d
答案：－200 V
新知梳理
一、电容器 1．电容器：两个相互
靠近 又彼此
绝缘 的导体组成一个电容器．
2．电容器的充电和放电 (1)充电：①定义：使电容器两极板带上________电荷的过程叫做充 电．如图1－8－2.
等量异种
，
②特征：两极板所带等量异种电荷均匀分布在两极板相对的 充电的过程是将电场能储存在电容器中．
解析：电容器和电容是两个不同的概念，A错； 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，与是否带电无关，B错；电容器的 电容大小和它所带的电荷量、两极板间的电压等无 关，D错．通过本题，我们对公式C＝Q/U有了进一 步的理解，电容器的电容只由电容器本身决定． 答案：C
下列四个选项是描述对给定的电容器充电时 电荷量Q、电压U、电容C之间相互关系的图象， 其中正确的有 ( )
4． 电容 C 是用比值法定义的， 本章学过的电场强 Q 度 E、电势 φ，都是用比值法定义的．电容 C＝ ，但 U 不能说电容 C 与 Q 成正比、与 U 成反比，电容 C 由 电容器本身的性质决定，与 Q、U 的大小无关．且公 ΔQ 式还可表示为 C＝ . ΔU
1．关于电容器，下列说法中正确的是(
εrS 2．C＝ 是平行板电容器的电容决定式．其中 4πkd εr 为板间的电介质的相对介电常数， S 为极板的正对 面积，d 为两板间的距离， k 为静电力常量．只要 εr、 S、d 不变，其电容就保持不变．由此式可知，平行板 电容器电容的大小由 εr、 S 和 d 共同决定．
3．对于水平放置的平行板电容器，下列说法中正确的 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．在下板的内表面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．在下板的内表面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 )
)
Q A．由 C＝ 可知，电容器带电量越大，它的电 U 容就越大
B．对一固定的电容器，它的带电量跟它两极板间所加电压 的比值保持不变 C．电容器的带电量Q为两极板所带电荷量的总和 D．对平行板电容器，当增大两板间的距离时，其电容变大
解析：C 与 Q、U 无关，故 A 错 B 对；电容器所 1 带电量 Q 是一个极板的电量，C 错；C∝ ，d 增大时， d C 减小，D 错．
解析：影响平行板电容器电容大小的因素有： (1)随正对面积的增大而增大；(2)随两极板间距离的 增大而减小；(3)在两极板间放入电介质，电容增 大．由此可知B、C选项正确．对D选项，实际上是 减小了平行板的间距，所以D也对．故正确选项为B、 C、D. 答案：BCD
分析平行板电容器的两类典型动态问题？
另外，还可以认为一定量的电荷对应着一定数 目的电场线，若电荷量不变，则电场线的数目不变， 当两板间距离变化时，场强不变，因U＝E· d，U改 变，当两板正对面积变化时，引起电场线的
疏密程度发生了改变，如图1－8－8所示，电容器的 电荷量不变，正对面积减小时，场强增大．同理， 电压也变．
图1－8－8
2．实验：探究影响电容的几个因素 控制变量法 (1)实验方法： ． (2)实验目的：探究影响平行板电容器电容的因 素． (3)实验导析：如图1－8－4甲、乙、丙．
图1－8－4
(4)实验结论 C∝① 不变) ． d ③两极板间插入电介质时比不插入电介质时电 容大． εrS 4πkd 3．公式： C＝
2．图1－8－1中平行金属板A、B之间有匀强电
场，A、B间电压为600 V ，A板带正电，接地，A、B
两板间距12 cm，C点离A板4 cm.求：C点的电势．
图1－8－1
U 600 解析：板间场强为 E＝ ＝ V/m＝ 5× 103 d 0.12 V/m，已知 A 板与 C 点间的距离为 d′＝ 0.04 m， 则 UAC＝ Ed′＝ 5× 103× 0.04 V＝ 200 V． 因为 A 板 接地， φA＝ 0， 且沿电场方向电势降低， 所以可得 φC ＝－ 200 V.
4．如图1－8－9所示，平行 金属板A，B组成的电容器，充电 后与静电计相连．要使静电计指 针张角变大，下列措施中可行的 是 ( ) A．将A板向上移动 B．将B板向右移动 C．将A、B之间充满电介质 D．将A板放走部分电荷
图1－8－9
解析：首先要搞清楚电路的结构，明确静电计 测量的是电容器两极间的电压；再者是要明确各个 选项中是电容器的电压不变还是带电荷量不变，然 后根据题设条件运用相应的公式分别进行讨论，确 定选项．
(1)击穿电压：电容器两极板间电压超过某一数值时，
电容器与电容有何不同？
1．电容器是一个仪器，而电容是一个物理量．
2．电容器的电荷量是一个极板上电荷量的绝对值． 3．电容的物理意义：电容是表示电容器容纳电荷本领大小的物理
量．其数值等于使两极板间的电势差为1 V时电容器所带的电荷量，需要
的电荷量多，表示电容器的电容大．在电容器两极板间电势差相同的情况 下，电容越大的电容器极板上所带的电荷量越多．
当 A 板上移时，极板正对面积 S 减小，由平行 εrS 板电容器电容公式 C＝ 知电容 C 减小．因电容 4πkd 器与电源是断开的，电容器带电荷量 Q 不变，由 U Q ＝ 得 U 增大，静电计的张角变大，选项 A 正确． C
当B板右移时，极板间距d增大，可知C减小，U 增大，静电计的张角变大，选项B正确．极板间插入 电介质，介电常数εr增大，从而电容C增大，U减小， 选项C错误．当A板放走部分电荷，极板的带电荷量 Q减小，而C不变，故U减小，选项D错误．故正确 答案为A、B. 答案：AB
量Q＝CU，因为U不变，所以电荷量Q减小，即电流 方向由B到A；将开关断开后，因为电容器带电荷量 不变，所以无论如何调节板间距离，均无电流通 过． 答案：A B B A 无
两个公式C＝Q/U和C＝εrS/4πkd有何区别？
Q 1 ． C＝ 是电容的定义式，适用于所有的电容 U 器．式中 Q、U 是变量，而对确定的电容器来说，C 是不变的，Q 与 U 成正比．电容的定义式也可理解 ΔQ 为 C＝ . ΔU
答案：B
电容器充电、放电过程中有哪些特点？
1．充电过程的特点 (1)充电电流：电流方向为逆时 针方向，电流强度由大到小． (2)电容器所带电荷量增加． (3)电容器两极板间电压升高．
图1－8－5
(4)电容器中电场强度增强． (5)充电后，电容器从电源中获取的能量称为电 场能(如图1－8－5)． 2．放电过程特点 (1)放电电流：电流方向 是从正极板流出，电流是由 大变小； (2)电容器上电荷量减 少； 图1－8－6
(3)电容器两极板间电压降低； (4)电容器中电场强度减弱； (5)电容器的电场能转化成其他形式的能(如图1 －8－6)．