高二物理人教版選修3-1課件 第1章靜電場 第8節(jié)《電容器的電容》

歡迎進入物理課堂 第八節(jié)電容器的電容 學習目標 1 知道電容器的概念和平行板電容器的主要構(gòu)造 2 理解電容的概念及其定義式或決定式 3 掌握平行板電容器電容的決定式 并能用其討論有關(guān)問題 重點難點 關(guān)于電容器兩類典型問題的討論 易錯問題 對定義式C 的理解 有的同學錯誤地理解為C與Q成正比 與U成反比 一 電容器1 基本結(jié)構(gòu) 由兩個彼此又相互的導(dǎo)體組成 2 電容器的充放電 1 充電 把電容器的兩個極板分別和電源的兩極相連使兩極板分別帶上電荷的過程 絕緣 靠近 等量異種 2 放電 把電容器的兩個極板相連 兩極板上的電荷互相 使電容器兩極板上的電荷發(fā)生的過程 說明 電容器的帶電量是指電容器一個極板所帶電荷量的絕對值 而不是指兩個極板所帶電荷量的絕對值之和 吸引 中和 二 電容1 定義 Q與U的 公式為C 2 物理意義 表示電容器的物理量 3 單位 1F F pF 比值 容納電荷本領(lǐng) 106 1012 4 決定電容大小的因素 平行板電容器的電容C跟介電常數(shù) r 跟極板正對面S 跟板極間的距離d 公式為C 當極板間為真空時 C 成正比 成正比 成反比 三 常見的電容器1 分類 1 按電介質(zhì)分 空氣電容器 電容器 紙質(zhì)電容器 陶瓷電容器 滌綸電容器 電容器等 2 按是否可變分 電容器 電容器等 云母 電解 可變 固定 2 電容器的額定電壓和擊穿電壓 1 額定電壓 電容器能夠工作時的電壓 2 擊穿電壓 電介質(zhì)被擊穿時加在電容器兩極板上的電壓 若電壓超過這一限度 則電容器就會被損壞 長期正常 最小 2 公式是平行板電容器電容的決定式 公式可反映出影響平行板電容器電容大小的因素 此式只對平行板電容器適用 1 Q是指電容器一個極板上所帶電荷量的絕對值 2 由公式可以推出C 二 電容器的動態(tài)變化1 固定電容器充放電過程 1 兩極板間電壓U不變時 Q不變 電容器兩極板間彼此絕緣 2 兩極板間電壓U變化時 Q變化 Q變大表示充電 Q變小表示放電 無論充電還是放電過程 都沒有電荷通過電容器 3 充放電過程中 每個極板的帶電量Q及兩板間電場強度E隨之變化 也滿足能量守恒 電場能和其他形式的能相互轉(zhuǎn)化 2 討論 對電容 以下說法正確的是 A 電容器充電荷量越大 電容增加越大B 電容器的電容跟它兩極所加電壓成反比 例1 C 電容器的電容越大 所帶電荷量就越多D 對于確定的電容器 它所充的電荷量跟它兩極板間所加電壓的比值保持不變 解析 電容是描述電容器儲存電荷特性的物理量 一旦電容器確定了 電容C便不再變化 是定義式 不是決定式 無論帶電荷量Q和電壓U如何變化 其比值始終不變 因此 應(yīng)選D 答案 D 思維總結(jié) 抓準電容是電容器本身的特性這一根本性質(zhì) 1 對于給定的電容器 描述其電容C 電荷量Q 電壓U之間相應(yīng)關(guān)系的圖應(yīng)是圖1 8 1中的 圖1 8 1 解析 選B 電容是描述電容器儲存電荷特性的物理量 僅由電容器本身決定 對于給定的電容器 其電容C的大小與電荷量Q 電壓U均無關(guān) 一個平行板電容器 使它每板電荷量從Q1 3 10 5C增加到Q2 3 6 10 5C時 兩板間的電勢差從U1 10V增加到U2 12V 求這個電容器的電容多大 如要使兩極板電勢差從U1 10V降到U2 6V 則每板需減少多少電荷量 例2 兩極板間電勢差降為6V時 每板應(yīng)減少的電荷量為 Q C U 3 10 6 10 6 C 1 2 10 5C 答案 3 F1 2 10 5C 2 2010年海南三亞高二檢測 有一充電的平行板電容器 兩板間電壓為3V 現(xiàn)設(shè)法使它的電荷量減少3 10 4C 導(dǎo)致電容器兩極板間的電壓降到原來的 此電容器的電容等于 F 電容器原來所帶的電荷量是 C 若電容器極板上的電荷量全部放掉 電容器的電容是 F 答案 1504 5 10 4150 如圖1 8 2所示 是一個由電池 電阻R與平行板電容器組成的串聯(lián)電路 在增大電容器兩極板間距離的過程中 圖1 8 2 例3 A 電阻R中沒有電流B 電容器的電容變小C 電阻R中有從a流向b的電流D 電阻R中有從b流向a的電流 解析 開始時 圖中電容器被充電 A極板帶正電 B極板帶負電 根據(jù)平行板電容器的電容公式C 可知 當增大電容器兩極板間的距離d時 電容C變小 由于電容器始終與電池相連 電容器極板間的電壓UAB保持不變 根據(jù)電容的定義式 當C減小時 電容器兩極板所帶電荷量Q減小 A極板所帶的正電荷一部分經(jīng)R流向電源的正極 即電阻R中有從a流向b的電流 所以選項B C正確 故選BC 答案 BC 思維總結(jié) 電容器充 放電過程 即電容器的電荷量變化時 電路中會形成瞬間的電流 3 關(guān)于電容器的充 放電過程 下列說法中正確的是 A 充 放電過程中外電路有瞬間電流B 充 放電過程中外電路有恒定電流C 充電過程中電源提供的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D 放電過程中電容器中的電場能逐漸減小 解析 選AD 電容器充 放電過程中 外電路中有短暫的電流 且電流是逐漸減小的 選項A正確 B錯誤 充電過程中電源提供的電能有一部分儲存到電容器兩板間的電場中 選項C錯誤 放電過程中 隨著電容器兩板間所帶的電荷量逐漸減小 場強也逐漸減小 電場能也逐漸減小 選項D正確 如圖1 8 3所示 一平行板電容器跟一電源相接 當S閉合時 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的兩倍 那么液滴的運動狀態(tài)如何變化 若先將S斷開 再將兩板間距離增大為原來的兩倍 液滴的運動狀態(tài)又將如何變化 例4 圖1 8 3 思路點撥 帶電液滴靜止時 所受的靜電力和重力平衡 液滴帶負電 由于液滴所受重力不變 液滴運動狀態(tài)隨靜電力的變化而變化 由于F qE 因此只要分析出場強E的變化情況即可 答案 見解析 思維總結(jié) 帶電體在勻強電場中運動狀態(tài)的變化 取決于帶電體的受力情況和初速度情況 分析靜電力時 場強E的變化是個關(guān)鍵 掌握U不變或Q不變兩種情況下E的變化規(guī)律是解決這類問題的基礎(chǔ) 4 如圖1 8 4所示 是一個由電池 電阻R 電鍵S與平行板電容器組成的串聯(lián)電路 電鍵S閉合 一帶電液滴懸浮在兩板間P點不動 下列說法正確的是 圖1 8 4 A 帶電液滴可能帶正電B 增大兩極板距離的過程中 電阻R中有從a到b的電流 電容器中負電荷從B到AC 斷開S 減小兩極板正對面積的過程中 液滴將加速下降D 斷開S 減小兩極板距離過程中 液滴靜止不動 解析 選D 帶電液滴受電場力和重力作用 可知電場力向上 液滴帶負電 A錯 增大兩極板間距離的過程中 U不變 由知C減小 Q CU減小 R中的電流從a到b 但負電荷不會通過電容器從B到A B錯 斷開S 減小極板間距過程中E E與d無關(guān) E不變 液滴將靜止不動 D對 S減小 E增大 液滴將加速上升 C錯 1 下面關(guān)于電容器及其電容的敘述正確的是 A 任何兩個彼此絕緣而又相互靠近的導(dǎo)體 就組成了電容器 跟這兩個導(dǎo)體是否帶電無關(guān)B 電容器所帶的電荷量是指每個極板所帶電荷量的代數(shù)和 C 電容器的電容與電容器所帶電荷量成反比D 一個電容器的電荷量增加 Q 1 0 10 6C時 兩板間電壓升高10V 則電容器的電容無法確定 解析 選A 電容器既然是儲存電荷的容器 它里面有無電荷不影響其儲存電荷的能力 A正確 電容器所帶的電荷量指任一極板電荷量的絕對值 B錯 電容器的電容由電容器結(jié)構(gòu)決定 不隨帶電量的變化而變化 C錯 可求電容器的電容 D錯 2 關(guān)于電容器的下列說法中不正確的是 A 電容大小與兩板間電勢差成正比B 兩板間電勢差與電容器所帶電荷量成正比C 兩板間電勢差從10V升高到11V或從50V升高到51V 電荷量的增量相等D 電容大小與兩板電勢差無關(guān)答案 A 3 2010年蒼山高二檢測 如圖1 8 5所示 用靜電計可以測量已充電的平行板電容器兩極板之間的電勢差U 現(xiàn)使B板帶電 則下列判斷正確的是 圖1 8 5 A 增大兩極板之間的距離 指針張角變大B 將A板稍微上移 靜電計指針張角將變大C 若將玻璃板插入兩板之間 則靜電計指針張角變大D 若將A板拿走 則靜電計指針張角變?yōu)榱?解析 選AB 電容器上所帶電量一定 由公式當d變大時 C變小 再由得U變大 當A板上移時 正對面積S變小 C也變小 U變大 當插入玻璃板時 C變大 U變小 當將A板拿走時 相當于使d變得更大 C更小 故U應(yīng)更大 故選A B 4 一個電容器帶電荷量為Q時 兩極板間電壓為U 若使其帶電荷量增加4 0 10 7C時 它兩極板間的電勢差增加20V 則它的電容為 A 1 0 10 8FB 2 0 10 8FC 4 0 10 8FD 8 0 10 8F 5 如圖1 8 6所示 平行板電容器的兩個極板A B分別接在電壓為60V的恒定電源上 兩板間距為3cm 電容器帶電荷量為6 10 8C A極板接地 求 1 平行板電容器的電容 2 平行板兩板間電場強度 3 距B板2cm的C點的電勢 圖1 8 6 答案 1 1 10 9F 2 2 103V m 3 20V 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全