物理粵教版選修3-1課件：第一章第七節(jié)《了解電容器》

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第七節(jié)了解電容器 1 電容器 任何兩個(gè) 而又 的導(dǎo)體 都可看成一個(gè)電容器 最簡(jiǎn)單的就是 電容器 電容器可以容納 2 電容 1 定義 電容器所帶電荷量Q與電容器的兩極板間的電勢(shì)差U的 叫電容器的電容 定義式為C 彼此絕緣 相互靠近 平行板 電荷 比值 2 電容的物理意義 表征電容器容納 本領(lǐng)的物理量 在數(shù)值上等于使電容器兩板間的電壓為 時(shí)電容器需要帶的電荷量 與電容器是否帶電 與Q U 3 電容的國(guó)際制單位是 簡(jiǎn)稱 符號(hào) 此外還有微法 皮法 三者關(guān)系是1F F pF 3 平行板電容器的電容電容C與平行板間電介質(zhì)的介電常數(shù) 正對(duì)面積S成 與極板間距離成 決定式C S4 kd 電荷 1V 無(wú)關(guān) 無(wú)關(guān) 法拉 法 F 106 1012 正比 反比 4 下列關(guān)于電容器和電容的說(shuō)法中 不正確的是 QA 根據(jù)C 可知 電容器的電容與其所帶電荷量成正比 U跟兩板間的電壓成反比B 對(duì)于確定的電容器 其所帶的電荷量與兩板間的電壓 小于擊穿電壓且不為零 成正比C 無(wú)論電容器的電壓如何變化 小于擊穿電壓且不為零 它所帶的電荷量與電壓比值恒定不變D 電容器的電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量 其大小與加在兩板上的電壓無(wú)關(guān) A 知識(shí)點(diǎn)1電容器 平行板電容器 1 基本結(jié)構(gòu) 由兩塊彼此 互相靠近的平行金屬 板組成 2 帶電特點(diǎn) 兩板帶 電荷 分布在兩板的內(nèi)側(cè) 3 板間電場(chǎng) 板間形成勻強(qiáng)電場(chǎng) 場(chǎng)強(qiáng)大小為 方向 板面 絕緣 等量異種 垂直 對(duì)電容器和電容的兩點(diǎn)理解 1 電容器是一個(gè)儀器 而電容是一個(gè)物理量 它表征了電 容器容納電荷的本領(lǐng) 2 電容器的電荷量是一個(gè)極板上電荷量的絕對(duì)值 例1 下列關(guān)于電容器的敘述中錯(cuò)誤的是 A 電容器是儲(chǔ)存電荷和電能的容器 只有帶電的電容器才稱為電容器B 任何兩個(gè)彼此絕緣而又相互靠近的導(dǎo)體 都能組成電容器 而且跟這兩個(gè)導(dǎo)體是否帶電無(wú)關(guān)C 電容器所帶的電荷量是指每個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值D 電容器充電過(guò)程是將其他形式的能轉(zhuǎn)變成電容器的電能并儲(chǔ)存起來(lái) 電容器放電過(guò)程是將電容器儲(chǔ)存的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 解析 并不是只有帶電時(shí)的電容器才稱為電容器 A錯(cuò) B對(duì) 每個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值稱為電容器的帶電荷量 C對(duì) 電容器充電的過(guò)程中其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 放電過(guò)程中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 D對(duì) 答案 A 觸類旁通 1 雙選 關(guān)于電容器及它的充放電 下列說(shuō)法正確的是 A 電容器是一個(gè)阻值很大的電阻器B 把電容器接在直流電路中可以導(dǎo)電C 把電容器接在直流電路中是不導(dǎo)電的D 把電容器接在電路中 兩端有電壓 電容器兩極板就帶電 解析 由電容器的定義可知 電容器的兩極板彼此絕緣 在直流電路里是不導(dǎo)電的 與電阻器有本質(zhì)的區(qū)別 故選項(xiàng)A B錯(cuò)誤 選項(xiàng)C正確 當(dāng)電容器接在電路中時(shí) 電容器的兩端就產(chǎn)生了電壓 這樣就會(huì)使電容器的兩極板帶電 故選項(xiàng)D正確 答案 CD 知識(shí)點(diǎn)2電容 1 定義 電容器所帶電荷量Q與它的兩極板間的電勢(shì)差U 的 叫做這個(gè)電容器的電容 2 定義式 C 3 單位 在國(guó)際單位制中 電容的單位是法拉 符號(hào)是 法拉這個(gè)單位太大 實(shí)際使用中常常采用較小的單位 和 它們之間的換算關(guān)系是 4 物理意義 表征電容器 電荷本領(lǐng)的物理量 比值 F 微法 皮法 1F 106 F 1012pF 容納 電勢(shì) 都是用比值法定義的 電容C 但不能說(shuō)電容C與 1 電容C是用比值定義法定義的 本章學(xué)過(guò)的電場(chǎng)強(qiáng)度E QU Q成正比 與U成反比 電容C由電容器本身的性質(zhì)決定 與Q U的大小無(wú)關(guān) 2 電荷量Q CU 電荷量隨電壓的升高而增大 與電壓 成正比 例2 下列關(guān)于電容器的說(shuō)法中 正確的是 A 電容越大的電容器 帶電荷量也一定越多B 電容器不帶電時(shí) 其電容為零D 電容器的電容跟它是否帶電無(wú)關(guān)解析 電容器的電容是描述電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量 這是比值法定義的物理量 C與電容器所帶電量Q和兩極板間電壓無(wú)關(guān) 故D選項(xiàng)正確 答案 D 觸類旁通 C 2 電容器的電容大小取決于 A 電容器的帶電量B 電容器兩極板間的電勢(shì)差C 電容器本身的構(gòu)造D 構(gòu)成電容器的金屬材料的性質(zhì) 知識(shí)點(diǎn)3決定電容的因素 1 影響平行板電容器電容的因素 1 影響因素 平行板電容器的電容與 成正比 與介質(zhì)的 成正比 與 反比 2 決定式 C k為 2 電容器的額定電壓和擊穿電壓 1 額定電壓 電容器能夠 工作時(shí)的電壓 2 擊穿電壓 電介質(zhì)被擊穿時(shí)加在電容器兩極板上的 電壓 若電壓超過(guò)這一限度 則電容器就會(huì)被損壞 正對(duì)面積 介電常數(shù) 兩板間的距離 靜電力常量 長(zhǎng)期正常 最小 公式C S4 kd 是平行板電容器電容的決定式 公式反映出 影響平行板電容器電容大小的因素 此式只對(duì)平行板電容器適用 例3 一個(gè)平行板電容器 使它每板電荷量從Q1 3 10 5C 增加到Q2 3 6 10 5 C時(shí) 兩板間的電勢(shì)差從U1 10V增加 到U2 12V 求這個(gè)電容器的電容多大 如要使兩極板電勢(shì)差從U1 10V降到U 2 6V 則每板需減少多少電荷量 觸類旁通 3 有一充電的平行板電容器 兩板間的電壓為3V 現(xiàn)設(shè) 法使它的電荷量減少3 0 10 4 C 導(dǎo)致電容器兩極板間的電壓 13板上的電荷量全部放掉 電容器的電容是 降到原來(lái)的 電容器原來(lái)所帶的電容是 F 若電容器極 150 150 F 平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析1 電容器的充放電 1 電容器充電過(guò)程的特點(diǎn) 如圖1 7 1所示 充電電流 電流方向是從正極板流進(jìn) 電流由大到小 電容器所帶電荷量增加 電容器兩極板間電壓升高 電容器中電場(chǎng)強(qiáng)度增加 注意 當(dāng)電容器充電結(jié)束后 電容器所在電路中無(wú)電流 電容器兩極板間電壓與充電電壓相 等 圖1 7 1 2 電容器放電過(guò)程的特點(diǎn) 如圖1 7 2所示 放電電流 電流方向從正極板流出 電流由大變小 電容器上所帶電荷量減少 電容器兩極板間電壓降低 電容器中電場(chǎng)強(qiáng)度減弱 電容器的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化成其他形式的能 注意 放電的過(guò)程實(shí)際上就是電容器極板正 負(fù)電荷中和的過(guò)程 當(dāng)放電結(jié)束時(shí) 電路中無(wú)電 流 圖1 7 2 QU S 4 kd 2 三個(gè)公式 C U Ed C 2 平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析的思路和方法 1 兩種情況 保持兩極板與電源相連 則電容器兩極板間電壓不變 充電后斷開(kāi)電源 則電容器的電量不變 3 方法 找不變量與變化量之間的公式來(lái)決定要比較的量 的變化關(guān)系 如下表 注意 變化體現(xiàn)在電容器中間插介電物質(zhì) 插金屬板相當(dāng) 于d減小 例4 如圖1 7 3所示 一平行板電容器跟一電源相接 當(dāng)S閉合時(shí) 平行板電容器極板A B間的一帶電液滴恰好靜止 若將兩板間距離增大為原來(lái)的兩倍 那么液滴的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何變化 若先將S斷開(kāi) 再將兩板間距離增大為原來(lái)的兩倍 液滴的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)又將如何變化 圖1 7 3 思路點(diǎn)撥 帶電液滴靜止時(shí) 所受的靜電力和重力平衡 液滴帶負(fù)電 由于液滴所受重力不變 液滴運(yùn)動(dòng)狀態(tài)隨靜電力的變化而變化 由于F qE 因此只要分析出場(chǎng)強(qiáng)E的變化情況即可 思維總結(jié) 平行板電容器動(dòng)態(tài)分析的基本思路 1 在判斷電容器相關(guān)物理量的變化時(shí) 首先要弄清哪些量是不變的 然后根據(jù)不變量和相關(guān)公式推斷其他待分析量的變化情況 2 若電容器充電后與電源斷開(kāi) 則帶電荷量Q不變 若電 容器始終與電源相連 則電壓U不變 時(shí)懸線偏離豎直方向的夾角為 如圖1 7 4所示 則 圖1 7 4 觸類旁通 4 雙選 平行板電容器的兩極板A B接于電池兩極 一帶正電小球懸掛在電容器內(nèi)部 閉合開(kāi)關(guān)S 電容器充電 這 A 保持開(kāi)關(guān)S閉合 帶正電的A板向B板靠近 則 增大B 保持開(kāi)關(guān)S閉合 帶正電的A板向B板靠近 則 不變C 開(kāi)關(guān)S斷開(kāi) 帶正電的A板向B板靠近 則 增大D 開(kāi)關(guān)S斷開(kāi) 帶正電的A板向B板靠近 則 不變解析 懸線偏離豎直方向的夾角 的大小由帶電小球受的電場(chǎng)力和重力兩因素決定 因重力不變 故電場(chǎng)力增大時(shí) 就增大 保持開(kāi)關(guān)S閉合 即保持電容器兩極板間電壓U不變 答案 AD 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