第8節(jié) 電容器的電容,【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.知道電容器的概念,認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的電容器,通過(guò)實(shí)驗(yàn)感知電容器的充、放電現(xiàn)象.2.理解電容的概念及定義方法,掌握電容的定義、公式、單位,并會(huì)應(yīng)用定義式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算.3.知道平行板電容器的主要構(gòu)造,了解影響平行板電容器電容大小的因素.4.掌握平行板電容器電容的決定式,并能用其討論有關(guān)問(wèn)題.,基礎(chǔ)知識(shí),核心要點(diǎn),學(xué)習(xí)效果,核心素養(yǎng),基礎(chǔ)知識(shí) 探究,教材探究,知識(shí)點(diǎn)一,電容器及電容,【問(wèn)題導(dǎo)學(xué)】,(1)在照相機(jī)拍照時(shí),閃光燈可以發(fā)出耀眼的白光.閃光燈是通過(guò)電容供電的,把電容器的兩個(gè)極板分別與電源兩極相連,對(duì)電容器進(jìn)行充電,該過(guò)程中能量是如何轉(zhuǎn)化的?把電容器兩極相接,對(duì)電容器進(jìn)行放電,該過(guò)程中能量是如何轉(zhuǎn)化的?,答案:(1)拍照前的充電過(guò)程由電源獲得的電能儲(chǔ)存在電容器中;拍照后的放電過(guò)程,兩極板間的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量.,(2)電容器中沒(méi)有電荷時(shí),電容器兩極板間的電勢(shì)差是多大?充電過(guò)程中,電容器的電荷量增加,電容器兩極板間的電勢(shì)差如何變化?試猜想在充電、放電過(guò)程中,電容器的電荷量Q和板間電勢(shì)差U的比值如何變化?,答案:(2)為零,增大,不變.,【知識(shí)梳理】 1.電容器:任何兩個(gè)彼此 又相距很近的 ,都可以看成一個(gè)電容器.它是儲(chǔ)存電荷和電能的裝置. 2.電容器的充、放電 (1)充電:把電容器的兩極板分別與電池組的兩極相連,兩個(gè)極板分別帶上等量的 電荷的過(guò)程叫做充電.充電過(guò)程中,由電源獲得的 儲(chǔ)存在電容器中. (2)放電:用導(dǎo)線把充電后的電容器的兩極板接通,兩極板上的電荷 的過(guò)程叫做放電.放電過(guò)程中, 轉(zhuǎn)化為其他形式的能量.,絕緣,導(dǎo)體,異號(hào),電能,中和,電場(chǎng)能,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:C= ,其中Q指一個(gè)極板上帶電荷量的絕對(duì)值. (3)單位: ,符號(hào)是F,1 F=1 C/V,1 F= F= pF.,比值,法拉,106,1012,知識(shí)點(diǎn)二,平行板電容器的電容 常用電容器,【問(wèn)題導(dǎo)學(xué)】,平行板電容器由兩塊平行放置的金屬板組成.利用平行板電容器進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn): (1)如圖所示,保持Q和d不變,增大(或減小)兩極板的正對(duì)面積S,觀察電 勢(shì)差U(靜電計(jì)指針偏角)的變化,依據(jù)C= ,分析電容C的變化.,答案:(1)S增大,電勢(shì)差U減小,電容C增大.,(2)如圖所示,保持Q和S不變,增大(或減小)兩極板間的距離d,觀察電勢(shì) 差U(靜電計(jì)指針偏角)的變化,依據(jù)C= ,分析電容C的變化.,答案:(2)d增大,電勢(shì)差U增大,電容C減小.,(3)如圖所示,保持Q,S,d不變,插入電介質(zhì),觀察電勢(shì)差U(靜電計(jì)指針偏 角)的變化,依據(jù)C= ,分析電容C的變化.,答案:(3)插入電介質(zhì),電勢(shì)差U減小,電容C增大.,1.平行板電容器 (1)構(gòu)成:由兩個(gè)彼此 又相互靠近的 組成. (2)電容的決定因素:電容與兩板正對(duì)面積S成 ,與電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)r成 ,與極板間距離d成 . (3)表達(dá)式:C= ,r為相對(duì)介電常數(shù),真空時(shí)r= .其他電介質(zhì)時(shí)r .,絕緣,【知識(shí)梳理】,平行金屬板,正比,正比,反比,1,>1,2.常用電容器 (1)分類:從構(gòu)造上看,可以分為 和 兩類. (2)電容器的兩種電壓 擊穿電壓:加在電容器兩極板上的電壓不能超過(guò)某一限度,超過(guò)這個(gè)限度,電介質(zhì)將被擊穿,電容器損壞,這個(gè)極限電壓稱為 電壓. 額定電壓:電容器能夠 時(shí)的電壓.電容器外殼上標(biāo)有額定電壓的數(shù)值,這個(gè)數(shù)值比擊穿電壓 .,固定電容器,可變電容器,擊穿,長(zhǎng)期正常工作,低,思考判斷,1.電容器放電的過(guò)程就是兩極板電荷中和的過(guò)程.( ) 2.電容器的電容越大,所帶電荷量就越多.( ) 3.將平行板電容器兩極板的間距加大,電容將增大.( ) 4.電容器所帶的電荷量Q是指電容器的一個(gè)極板上所帶電荷量的絕對(duì) 值.( ) 5.電容器外殼上標(biāo)的是額定電壓.( ),核心要點(diǎn) 突破,要點(diǎn)一,電容器和電容的理解,2.Q-U圖像 (1)如圖所示,Q-U圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線,其中Q為一個(gè)極板上所帶電荷量的絕對(duì)值,U為兩板間的電勢(shì)差,直線的斜率表示電容大小.,狀元心得,【例1】如圖所示,電源電壓為 3 V,則 (1)接通開關(guān)S的瞬間,通過(guò)電阻R的電流方向從 到 . (2)平行板電容器充電穩(wěn)定后,所帶電荷量為4.510-4 C,那么此電容器的電容是多少? (3)平行板電容器充電穩(wěn)定后,在將兩極板間距離增大的過(guò)程中,通過(guò)R的電流方向從 到 . (4)將兩極板間距離增大后發(fā)現(xiàn),電荷量減少了1.510-4 C,那么電容器的電容變成了多少?,思維導(dǎo)圖,解析:(1)電容器在充、放電過(guò)程中,電路中將有電流,電流方向即為正電荷的定向移動(dòng)方向.在接通開關(guān)S的瞬間,電容器被充電,上極板帶正電,下極板帶負(fù)電,故電流方向由A到B;,答案:(1)A B (2)1.510-4 F (3)B A (4)110-4 F,誤區(qū)警示,電容器電容、電荷量、電壓的分析 電容器的電容由電容器本身決定,與電荷量和兩極板電壓無(wú)關(guān),因此,在分析電荷量、電壓時(shí)電容器電容不變是分析問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn).,AC,要點(diǎn)二,平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析,1.分析方法:抓住不變量,分析變化量.其理論依據(jù)是三個(gè)公式: (1)電容器電容的定義式C= ;,2.兩類典型題型,【例2】 (2018湖南株洲高二模擬)(多選)如圖所示,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板帶正電,則下列判斷正確的是( ) 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?答案:AB,方法總結(jié),電容器動(dòng)態(tài)問(wèn)題的分析思路,【針對(duì)訓(xùn)練2】 (2018長(zhǎng)沙雅禮中學(xué)檢測(cè))(多選)兩塊大小、形狀完全相同的金屬平板平行正對(duì)放置,構(gòu)成一平行板電容器,與它相連接的電路如圖所示,接通開關(guān)S,電源即給電容器充電.則( ) A.保持S接通,減小兩極板間的距離,則兩極板間電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度減小 B.保持S接通,在兩極板間插入一塊電介質(zhì),則極板上的電荷量增大 C.斷開S,減小兩極板間的距離,則兩極板間電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度不變 D.斷開S,在兩極板間插入一塊電介質(zhì),則兩極板間的電勢(shì)差增大,BC,【針對(duì)訓(xùn)練3】 (2018四川綿陽(yáng)中學(xué)高二檢測(cè))如圖所示,先接通開關(guān)S使電容器充電,然后斷開開關(guān)S.當(dāng)增大兩極板間距離時(shí),電容器所帶電荷量Q、電容C,兩板間電勢(shì)差U、電容器兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的變化情況是( ) A.Q變小,C不變,U不變,E變小 B.Q變小,C變小,U不變,E不變 C.Q不變,C變小,U變大,E不變 D.Q不變,C變小,U變小,E變小,C,要點(diǎn)三,平行板電容器中的力學(xué)問(wèn)題,1.帶電粒子在平行板電容器中的力學(xué)問(wèn)題是靜電場(chǎng)與力學(xué)知識(shí)的綜合,分析方法與力學(xué)的分析方法基本相同. 2.先分析受力情況,再分析運(yùn)動(dòng)狀況和運(yùn)動(dòng)過(guò)程(平衡、加速或減速,是直線還是曲線運(yùn)動(dòng)),然后選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)律(如牛頓定律、動(dòng)能定理及能量守恒定律)解題.,【例3】 (2018南京市六合區(qū)月考)如圖所示是一個(gè)由電池、電阻R、開關(guān)S與平行板電容器組成的串聯(lián)電路,開關(guān)S閉合.一帶電液滴懸浮在兩板間P點(diǎn)不動(dòng),下列說(shuō)法正確的是( ) A.帶電液滴可能帶正電 B.增大兩極板距離的過(guò)程中,電阻R中有從a到b的電流 C.斷開S,減小兩極板正對(duì)面積的過(guò)程中,液滴將加速下降 D.斷開S,減小兩極板距離過(guò)程中,液滴靜止不動(dòng),答案:D,方法總結(jié),兩種易錯(cuò)情況 (1)保持S閉合,誤認(rèn)為帶電液滴所受靜電力不變.實(shí)際上,兩極板間電壓保持不變,若增大兩極板距離,由E= 可知,帶電液滴所受靜電力減小.,【針對(duì)訓(xùn)練4】 (2018安徽江南十校模擬)(多選)如圖所示,平行板電容器兩極板A,B與電池兩極相連,一帶正電小球懸掛在電容器內(nèi)部.閉合開關(guān)S,充電完畢后懸線偏離豎直方向夾角為,則( ) A.保持S閉合,將A板向B板靠近,則增大 B.保持S閉合,將A板向B板靠近,則不變 C.斷開S,將A板向B板靠近,則增大 D.斷開S,將A板向B板靠近,則不變,AD,學(xué)習(xí)效果 檢測(cè),1.電容器是一種常用的電子元件.下列對(duì)電容器認(rèn)識(shí)正確的是( ) A.電容器的電容表示其儲(chǔ)存電荷的能力 B.電容器的電容與它所帶的電荷量成正比 C.電容器的電容與它兩極板間的電壓成正比 D.電容的常用單位有F和pF,1 F=103 pF,解析:電容是表示電容器儲(chǔ)存電荷本領(lǐng)大小的物理量,故A正確.電容的大小是由電容器本身結(jié)構(gòu)決定的,與兩板間電壓及電容器所帶電荷量無(wú)關(guān),故B,C錯(cuò)誤.1 F=106 pF,故D錯(cuò)誤.,A,2.(2018河南南陽(yáng)宛東五校高二聯(lián)考)(多選)對(duì)于水平放置的平行板電容器,下列說(shuō)法正確的是( ) A.將兩極板的間距加大,電容將增大 B.將兩極板平行錯(cuò)開,使正對(duì)面積減小,電容將減小 C.在下極板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等、厚度小于極板間距的陶瓷板,電容將增大 D.在下極板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等、厚度小于極板間距的鋁板,電容將增大,解析:平行板電容器電容大小隨正對(duì)面積的減小而減小,隨兩極板間距離的增大而減小,在兩極板間放入電介質(zhì),電容增大.則可直接看出A錯(cuò)誤,B,C正確;對(duì)D選項(xiàng),實(shí)際上是減小了兩極板間的距離,故D正確.,BCD,3.一個(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 4.010-7 C時(shí),它兩極板間的電勢(shì)差增加 20 V,則它的電容為( ) A.1.010-8 F B.2.010-8 F C.4.010-8 F D.8.010-8 F,B,4.(2018武漢外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高二測(cè)試)如圖所示,平行板電容器的電容為C,極板帶電荷量為Q,極板間距為d.現(xiàn)在兩板間正中央放一帶電荷量為q的點(diǎn)電荷,則它所受到的靜電力大小為( ),C,5.(多選)連接在電池兩極上的平行板電容器,當(dāng)兩板間的距離減小時(shí) ( ) A.電容器的電容C變大 B.電容器極板的帶電荷量Q變大 C.電容器兩極板間的電勢(shì)差U變大 D.電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E變大,ABD,核心素養(yǎng) 提升,(教師備用),【方法拓展】平行板電容器與靜電計(jì)的結(jié)合問(wèn)題 1.由決定式C= ,根據(jù)所給問(wèn)題中r、S或d的變化,確定平行板電容器的電容C的變化情況.注意電容器間插入電介質(zhì)時(shí)意味著r變大,電容C變大;插入金屬板時(shí)意味著d減小,電容C也變大.,學(xué)長(zhǎng)經(jīng)驗(yàn)分析,2.靜電計(jì)與電容器的兩極板分別連接在一起,如圖所示,則電容器上的電勢(shì)差就等于靜電計(jì)上所指示的電勢(shì)差U,靜電計(jì)指針的變化表征了電容器兩極板電勢(shì)差的變化.,3.電容器的電荷量Q是不變的,若電容C變化,根據(jù)U= 可確定電勢(shì)差U的變化情況,進(jìn)而可以確定靜電計(jì)指針的張角變化情況.,【以例示法】 (2017安徽淮北模擬)(多選)平行板A,B組成電容器,充電后與靜電計(jì)相連,要使靜電計(jì)指針張角變大,下列措施可行的是( ) A.B板向上移動(dòng) B.B板向左移動(dòng) C.將電介質(zhì)材料從A,B板間抽出 D.減少極板上的電荷量,ABC,【科學(xué)技術(shù)社會(huì)環(huán)境】,觸摸屏顯示器 在公共場(chǎng)所大廳信息查詢、機(jī)票、火車票預(yù)售、電子游戲、多媒體教學(xué)、手機(jī)操作等很多方面都用到觸摸屏顯示器,使用者只要用手指輕輕地碰顯示屏上的圖符或文字就能實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)操作,使人機(jī)交互更為方便.產(chǎn)品主要分為電容式觸控屏、電阻式觸控屏和表面聲波觸摸屏三類. 電容式觸摸屏可以用于大尺寸觸摸屏,電容式觸摸屏耐磨損、壽命長(zhǎng),用戶使用時(shí)維護(hù)成本低.,