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

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第八節(jié)電容器的電容 學(xué)習(xí)目標(biāo) 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(diǎn)難點(diǎn) 關(guān)于電容器兩類典型問題的討論 易錯(cuò)問題 對(duì)定義式C 的理解 有的同學(xué)錯(cuò)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值 而不是指兩個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)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(duì)面S 跟板極間的距離d 公式為C 當(dāng)極板間為真空時(shí) 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(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 若電壓超過這一限度 則電容器就會(huì)被損壞 長(zhǎng)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(duì)平行板電容器適用 1 Q是指電容器一個(gè)極板上所帶電荷量的絕對(duì)值 2 由公式可以推出C 二 電容器的動(dòng)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(shí) 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(shí) 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(gè)極板的帶電量Q及兩板間電場(chǎng)強(qiáng)度E隨之變化 也滿足能量守恒 電場(chǎng)能和其他形式的能相互轉(zhuǎn)化 2 討論 對(duì)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(duì)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(chǔ)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(zhǔn)電容是電容器本身的特性這一根本性質(zhì) 1 對(duì)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(chǔ)存電荷特性的物理量 僅由電容器本身決定 對(duì)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(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 5C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U2 6V 則每板需減少多少電荷量 例2 兩極板間電勢(shì)差降為6V時(shí) 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(cè) 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(gè)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(shí) 圖中電容器被充電 A極板帶正電 B極板帶負(fù)電 根據(jù)平行板電容器的電容公式C 可知 當(dāng)增大電容器兩極板間的距離d時(shí) 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(dāng)C減小時(shí) 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(xiàng)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(shí) 電路中會(huì)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(chǎng)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(xiàng)A正確 B錯(cuò)誤 充電過程中電源提供的電能有一部分儲(chǔ)存到電容器兩板間的電場(chǎng)中 選項(xiàng)C錯(cuò)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(chǎng)強(qiáng)也逐漸減小 電場(chǎng)能也逐漸減小 選項(xiàng)D正確 如圖1 8 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 再將兩板間距離增大為原來的兩倍 液滴的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)又將如何變化 例4 圖1 8 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 答案 見解析 思維總結(jié) 帶電體在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)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(shí) 場(chǎng)強(qiáng)E的變化是個(gè)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(gè)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(diǎn)不動(dòng) 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(fù)電荷從B到AC 斷開S 減小兩極板正對(duì)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(dòng) 解析 選D 帶電液滴受電場(chǎng)力和重力作用 可知電場(chǎng)力向上 液滴帶負(fù)電 A錯(cuò) 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(fù)電荷不會(huì)通過電容器從B到A B錯(cuò) 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(dòng) D對(duì) S減小 E增大 液滴將加速上升 C錯(cuò) 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(gè)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(gè)導(dǎo)體是否帶電無關(guān)B 電容器所帶的電荷量是指每個(gè)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(gè)電容器的電荷量增加 Q 1 0 10 6C時(shí) 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(chǔ)存電荷的容器 它里面有無電荷不影響其儲(chǔ)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(duì)值 B錯(cuò) 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(cuò) 可求電容器的電容 D錯(cuò) 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(shì)差成正比B 兩板間電勢(shì)差與電容器所帶電荷量成正比C 兩板間電勢(shì)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(shì)差無關(guān)答案 A 3 2010年蒼山高二檢測(cè) 如圖1 8 5所示 用靜電計(jì)可以測(cè)量已充電的平行板電容器兩極板之間的電勢(shì)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(jì)指針張角將變大C 若將玻璃板插入兩板之間 則靜電計(jì)指針張角變大D 若將A板拿走 則靜電計(jì)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(dāng)d變大時(shí) C變小 再由得U變大 當(dāng)A板上移時(shí) 正對(duì)面積S變小 C也變小 U變大 當(dāng)插入玻璃板時(shí) C變大 U變小 當(dāng)將A板拿走時(shí) 相當(dāng)于使d變得更大 C更小 故U應(yīng)更大 故選A B 4 一個(gè)電容器帶電荷量為Q時(shí) 兩極板間電壓為U 若使其帶電荷量增加4 0 10 7C時(shí) 它兩極板間的電勢(shì)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(gè)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(chǎng)強(qiáng)度 3 距B板2cm的C點(diǎn)的電勢(shì) 圖1 8 6 答案 1 1 10 9F 2 2 103V m 3 20V 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全