《2018-2019高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 1.8 電容器的電容課件 新人教版選修3-1.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 1.8 電容器的電容課件 新人教版選修3-1.ppt（66頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、8電容器的電容,一、電容和電容器1.電容器：兩個(gè)相互_____又彼此_____的導(dǎo)體組成一個(gè)電容器。2.電容器的充電和放電：(1)充電：使電容器兩極板帶上_________電荷的過程叫作充電。如圖甲所示。,靠近,絕緣,等量異種,特征：兩極板所帶等量異種電荷均勻分布在兩極板相對(duì)的內(nèi)表面。,,(2)放電：使充電后的電容器_____電荷的過程叫作放電。如圖乙所示。特征：放電過程是儲(chǔ)存在電場(chǎng)中的_____轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程。(3)電容器的帶電荷量是指其中_________所帶電荷量的絕對(duì)值。,失去,電能,一個(gè)極板,,3.電容：(1)定義：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢(shì)差U的_____

2、，公式為_______。(2)物理意義：表示電容器_____________的大小。(3)單位：在國際單位制中是法拉(F)，1F=1C/V，1F=___μF=____pF。,比值,容納電荷本領(lǐng),106,1012,,二、平行板電容器1.平行板電容器：(1)結(jié)構(gòu)：由兩個(gè)_________且彼此絕緣的金屬板構(gòu)成。(2)電容的決定因素：電容C與兩極板間的相對(duì)介電常數(shù)εr成_____，跟極板的正對(duì)面積S成_____，跟極板間的距離d成_____。,相互平行,正比,正比,反比,,(3)電容的決定式：C=_______，εr為電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。當(dāng)兩極板間是真空時(shí)：C=______，式中k為靜電力常量。,

3、,2.電容器的額定電壓和擊穿電壓：(1)額定電壓：電容器能夠_____________時(shí)的電壓。(2)擊穿電壓：電介質(zhì)被_____時(shí)在電容器兩極板上的極限電壓，若電壓超過這一限度，則電容器就會(huì)損壞。,長(zhǎng)期正常工作,擊穿,,【思考辨析】(1)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)。()(2)電容大的電容器帶電量一定多。()(3)根據(jù)公式可知，電容C與電容器所帶的電荷量Q成正比，與兩極板間的電勢(shì)差U成反比。(),,(4)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。()(5)平行板電容器間插入電介質(zhì)時(shí)電容變大。()(6)其他條件不變時(shí)，平行板電容器的電容隨

4、極板正對(duì)面積的增大而增大。()(7)某電容器上標(biāo)有“1.5μF9V”的字樣，則該電容器的擊穿電壓為9V。(),,提示：(1)√。任何兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體都可以容納電荷。(2)。電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，與電容器帶有的電荷量無關(guān)。(3)。電容是用比值法定義的物理量，由電容器自身的構(gòu)造決定，與電荷量Q及電壓U無關(guān)。,,(4)。電容器所帶的電荷量是指一個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值。(5)√。實(shí)驗(yàn)表明平行板電容器間插入電介質(zhì)時(shí)電容變大。,,(6)√。平行板電容器的電容與正對(duì)面積成正比。(7)。電容器上標(biāo)注的“1.5μF9V”是電容器的標(biāo)稱容量，即電容器的額定電壓為9V，即能承擔(dān)的最大電

5、壓。若電容器的實(shí)際電壓超過額定電壓，就會(huì)被擊穿而失去作用，所以電容器的擊穿電壓要大于其額定電壓。,,【生活鏈接】照相機(jī)的電子閃光燈能發(fā)出強(qiáng)烈的閃光，這時(shí)通過閃光燈的電流相當(dāng)大，有時(shí)可達(dá)幾千安。照相機(jī)的電源能夠提供的電流卻非常小，為何電子閃光燈能發(fā)出強(qiáng)烈的閃光？,,提示：這是因?yàn)檎障鄼C(jī)中有電容器，照相機(jī)中的電源先給電容器充電，當(dāng)閃光燈被觸發(fā)后，電容器中儲(chǔ)存的能量瞬間釋放出來，從而使燈管內(nèi)氣體發(fā)出耀眼的白光。,,知識(shí)點(diǎn)一電容的理解探究導(dǎo)入：如圖所示，電容的兩個(gè)極板通過電鍵與電源相連，已知電源電動(dòng)勢(shì)為6V，電容為40μF。,,(1)電鍵閉合后，電容器被充電，穩(wěn)定后電容器極板間的電壓多高？帶有多少電荷

6、量？(2)若將電容器極板間的距離適當(dāng)變大，電容怎么變化？帶電量怎么變化？極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度怎么變化？,提示：(1)電鍵閉合后，電容器極板間的電壓等于電動(dòng)勢(shì)6V，帶有電荷量Q=CU=2.410-4C。(2)由C=知，距離d變大，電容減小，電容器極板間電壓不變，帶電量減少。根據(jù)，電場(chǎng)強(qiáng)度變小。,,【歸納總結(jié)】1.電容由電容器本身的構(gòu)造決定：電容器的電容是反映電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，用比值來定義，但它卻是由電容器自身的構(gòu)造決定的，與所帶電荷量Q和所加電壓U無關(guān)。即使電容器不帶電，其電容仍然存在，并且是一個(gè)確定的值。,,2.通過Q-U圖象來理解：如圖所示，在Q-U圖象中，電容是一條過原點(diǎn)的直線，其中

7、Q為一個(gè)極板上所帶電荷量的絕對(duì)值，U為兩極板間的電勢(shì)差，可以看出，電容器的電容也可以表示為，即電容器的電容的大小在數(shù)值上等于兩極板間的電壓增加(或減小)1V時(shí)所需增加(或減少)的電荷量。,【易錯(cuò)提醒】電容器所帶的電荷量是指一個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值，而不是兩個(gè)極板所帶電荷量的代數(shù)和，也不是兩個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值的和。,【典題通關(guān)】【典例】一個(gè)平行板電容器，使它每板電荷量從Q1=3010-6C增加到Q2=3610-6C時(shí)，兩板間的電勢(shì)差從U1=10V增加到U2，求：(1)這個(gè)電容器的電容多大？(2)U2為多少？,(3)如要使兩極板電勢(shì)差從10V降為U2′=6V，則每板需減少多少電荷量？【正確

8、解答】(1)電容器的電容=310-6F=3μF。(2)因?yàn)殡娙萜鞯碾娙莶蛔?，所?(3)根據(jù)電容的定義，它等于每增加(或減少)1V電勢(shì)差所需增加(或減少)的電荷量，即。要求兩極板間電勢(shì)差降為6V，則每板應(yīng)減少的電荷量為ΔQ′=CΔU′=310-6(10-6)C=1210-6C。答案：(1)3μF(2)12V(3)1210-6C,,【過關(guān)訓(xùn)練】1.(多選)對(duì)于給定的電容器，描述其電容C、電荷量Q、電壓U之間的相應(yīng)關(guān)系的圖象正確的是(),,【解析】選B、C。對(duì)于一個(gè)給定的電容器，電容是確定的，不會(huì)隨電荷量、電壓的改變而改變；由電容的定義式可以知道，電荷量跟電容器兩端的電壓成正比，因而是過坐標(biāo)原點(diǎn)的

9、一條直線。,,2.有一充電的平行板電容器，兩極板間電壓為3V，先使它的電荷量減少310-4C，于是電容器兩板間的電壓降為原來的，此電容器的電容是多大？若電容器極板上的電荷量全部放掉，電容器的電容是多大？,,【解析】電容器兩極板間電勢(shì)差的變化量為ΔU=由，有C==1.510-4F=150μF電容器的電容是由本身的特性決定的，與是否帶電無關(guān)，所以電容器放掉全部電荷后，電容仍是150μF。答案：150μF150μF,,【補(bǔ)償訓(xùn)練】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，都能組成電容器，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

10、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量ΔQ=1.010-6C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)誤；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)誤；由可求電容器的電容，D錯(cuò)誤。,,2.一個(gè)已充電的電容器，若使它的電量減少310-4C，則其電壓減少為原來的，則()A.電容器原來的帶電量為910-4CB.電容器原來的帶電量為4.510-4CC.電容器原來的電壓為1VD.電容器的電容變?yōu)樵瓉淼?,【解析】選

11、B。平行板電容器的電荷量減少ΔQ=310-4C，電壓減少為原來的，由知，電量減少為原來的，即減少了原來的，則根據(jù)知，電容器原來的帶電荷量Q=1.5ΔQ=1.5310-4C=4.510-4C，A錯(cuò)誤，B正確；由已知條件無法求電壓，電容反映電容器本身的特性，電容器極板上的電荷減少，電容器的電容不變，C、D錯(cuò)誤。,,3.如圖所示為某一電容器中所帶電量和兩端電壓之間的關(guān)系圖線，若將該電容器兩端的電壓從40V降低到36V，下列說法對(duì)電容器來說正確的是()A.是充電過程B.是放電過程C.該電容器的電容為5.010-2FD.該電容器的電量變化量為0.20C,,【解析】選B。由Q=CU知，U降低，Q減小，故為

12、放電過程，A錯(cuò)，B對(duì)；由=510-3F，可知C錯(cuò)；ΔQ=CΔU=510-34C=0.02C，D錯(cuò)。,,4.如圖所示，已知平行板電容器兩極板間距離d=4mm，充電后兩極板電勢(shì)差為120V。A板帶正電，若它的電容為3μF，且P到A板距離為1mm。求：(1)每一板的帶電荷量。(2)一個(gè)電子在P點(diǎn)具有的電勢(shì)能。(3)一個(gè)電子從B板出發(fā)到A板獲得的動(dòng)能。,,(4)兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小?！窘馕觥?1)由Q=CU得Q=120310-6C=3.610-4C。(2)Ep=-eφP==-90eV。,,(3)因?yàn)殡娮訌腂板出發(fā)到A板的過程中電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，所以由動(dòng)能定理得Ek-0=-eUBA，E

13、k=120eV。(4)E==3104N/C。答案：(1)3.610-4C(2)-90eV(3)120eV(4)3104N/C,知識(shí)點(diǎn)二平行板電容器及其動(dòng)態(tài)分析探究導(dǎo)入：電容式觸摸屏的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。,(1)若電容器兩極板間的電壓不變，用手按外屏?xí)r，兩極間的距離減小，電容怎么變化？電容器帶電量怎么變化？(2)若電容器帶電量不變，用手按外屏兩極間的距離減小時(shí)，電容器兩極板間的電壓怎么變化？,提示：(1)由C=可知，兩極板間的距離減小，電容變大，再根據(jù)得Q=CU，故電容器帶電量變大。(2)兩極板間的距離減小，電容變大，根據(jù)得，故電容器兩極板間的電壓減小。,【歸納總結(jié)】1.公式和C=的比較。,2.

14、電容器的動(dòng)態(tài)分析：(1)兩類情況：一類是平行板電容器始終與電源兩極相連，保持電壓U不變；另一類是電容器充電后與電源斷開，保持電量Q不變。,(2)分析思路：,,【易錯(cuò)提醒】分析電容器的兩類問題的關(guān)鍵是明確所研究的問題屬于電壓不變型還是電量不變型。,,【典題通關(guān)】【典例】(多選)如圖所示，電路中A、B為兩塊豎直放置的金屬板，C是一只靜電計(jì)，開關(guān)S閉合后，靜電計(jì)指針張開一個(gè)角度，下述做法可使靜電計(jì)指針張角增大的是(),A.使A、B兩板靠近一些B.使A、B兩板正對(duì)面積減小一些C.斷開S后，使B板向右平移一些D.斷開S后，使A、B正對(duì)面積減小一些,【正確解答】選C、D。靜電計(jì)顯示的是A、B兩極板間的電壓

15、，指針張角越大，表示兩板間的電壓越高。當(dāng)合上S后，A、B兩板與電源兩極相連，板間電壓等于電源電壓不變，靜電計(jì)指針張角不變；當(dāng)斷開S后，板間距離增大，正對(duì)面積減小，都將使A、B兩板間的電容變小，而電容器所帶的電荷量不變，由可知，板間電壓U增大，從而靜電計(jì)指針張角增大。所以本題的正確答案是C、D。,【規(guī)律方法】分析電容器動(dòng)態(tài)變化問題的步驟(1)明確電容器與電源連接情況，從而確定是電壓不變還是電荷量不變。(2)由C=，根據(jù)εr、S、d的變化確定C的變化。(3)由確定Q或U的變化。(4)根據(jù)判斷E的變化。,【過關(guān)訓(xùn)練】1.一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì)，接在恒壓直流電源上，若將云母介質(zhì)移出，則電

16、容器()A.極板上的電荷量變大，極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度變大B.極板上的電荷量變小，極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度變大C.極板上的電荷量變大，極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變D.極板上的電荷量變小，極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變,【解析】選D。據(jù)C=可知，將云母介質(zhì)移出電容器，C變小，電容器接在恒定直流電源上，電壓不變，據(jù)Q=CU可知極板上的電荷量變小，據(jù)可知極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變，故選D。,2.(多選)傳感器是一種采集信息的重要器件，如圖所示是一種測(cè)定壓力的電容式傳感器，當(dāng)待測(cè)壓力F作用于可動(dòng)膜片電極上時(shí)，以下說法中正確的是(),A.若F向上壓膜片電極，電路中有從a到b的電流B.若F向上壓膜片電極，電路中有從b到a的電流C.若F向上壓膜

17、片電極，電路中不會(huì)出現(xiàn)電流D.若電流表有示數(shù)，則說明壓力F發(fā)生變化,【解析】選B、D。F向上壓膜片電極，使得電容器兩板間的距離減小，電容器的電容增大，又因電容器兩極板間的電壓不變，所以電容器的電荷量增大，電容器繼續(xù)充電，電路中有從b到a的電流，B正確，A、C錯(cuò)誤。若電流表有示數(shù)，則電容器在不斷充電(或放電)，故Q在變化，故F發(fā)生變化，D正確。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.(多選)用控制變量法可以研究影響平行板電容器電容的因素(如圖所示)。設(shè)兩極板正對(duì)面積為S，極板間的距離為d，靜電計(jì)指針偏角為θ。實(shí)驗(yàn)中，極板所帶電荷量不變，若(),A.保持S不變，增大d，則θ變大B.保持S不變，增大d，則θ變小C.保持d

18、不變，減小S，則θ變小D.保持d不變，減小S，則θ變大,【解析】選A、D。靜電計(jì)指針偏角體現(xiàn)電容器兩板間電勢(shì)差大小。在做選項(xiàng)所示的操作中，電容器電荷量Q保持不變，保持S不變，增大d，則C減小，U增大，偏角θ增大，選項(xiàng)A正確、B錯(cuò)誤；保持d不變，減小S，則C減小，U增大，偏角θ也增大，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤、D正確。,2.(多選)如圖所示是一個(gè)由電池、電阻R、電鍵K與平行板電容器組成的串聯(lián)電路，電鍵閉合。在增大電容器兩極板間距離的過程中()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】選B、C。圖中電容器被充電，A極板帶正電，B極板帶負(fù)電。根

19、據(jù)平行板電容器電容的大小決定因素C∝可知，當(dāng)增大電容器兩極板間距離d時(shí)，電容C變小，由于電容器始終與電池相連，電容器兩極板間電壓UAB保持不變，根據(jù)電容的定義，當(dāng)C減小時(shí)電容器兩極板間所帶電荷量Q要減小，A極板所帶正電荷的一部分從a到b經(jīng)電阻R流向電源正極，即電阻R中有從a流向b的電流。所以選項(xiàng)B、C正確。,3.平行板電容器兩平行板間有一個(gè)正試探電荷固定在P點(diǎn)，如圖所示，以C表示電容器的電容、E表示兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度、φ表示P點(diǎn)的電勢(shì)，Ep表示正電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能，若正極板保持不動(dòng)，將負(fù)極板緩慢向右平移一小段距離x0的過程中，各物理量與負(fù)極板移動(dòng)距離x的關(guān)系圖象正確的是(),【解析】選C。由平

20、行板電容器的電容可知d減小時(shí)，C變大，但不是一次函數(shù)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在電容器兩極板所帶電荷量一定的情況下，與x無關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在負(fù)極板接地的情況下，設(shè),P點(diǎn)最初的電勢(shì)為φ0，則平移后P點(diǎn)的電勢(shì)為φ=φ0-Ex0，選項(xiàng)C正確；正電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能Ep=qφ=q(φ0-Ex0)，顯然選項(xiàng)D錯(cuò)誤。,【拓展例題】考查內(nèi)容：電容器的綜合應(yīng)用【典例】(多選)如圖，平行板電容器的兩個(gè)極板與水平地面成一角度，兩極板與一直流電源相連。若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過電容器，則在此過程中，該粒子(),A.所受重力與電場(chǎng)力平衡B.電勢(shì)能逐漸增加C.動(dòng)能逐漸增加D.做勻變速直線運(yùn)動(dòng),【正確解答】選B、D。分析帶電粒子的受力情況，畫出其受力圖如圖所示。可以看出其合力方向與其速度方向相反，所以帶電粒子在電場(chǎng)中做勻減速運(yùn)動(dòng)。電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，重力不做功，動(dòng)能減少，故選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，選項(xiàng)B、D正確。,