學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE18-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第七節(jié)了解電容器第八節(jié)靜電與新技術(shù)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道電容器的概念，認(rèn)識(shí)常見的電容器，了解電容器的充、放電現(xiàn)象．（重點(diǎn)）2。理解電容的定義式并能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算．（重點(diǎn))3.知道平行板電容器的決定因素，并會(huì)分析、解決平行板電容器的兩類問題．（重點(diǎn)、難點(diǎn))4.了解靜電現(xiàn)象,關(guān)注生活、生產(chǎn)中的靜電現(xiàn)象，知道靜電在技術(shù)上的應(yīng)用及防止靜電危害的方法．一、電容器和電容1．電容器：由兩個(gè)相互靠近，彼此絕緣的導(dǎo)體組成，其間可以填充絕緣物質(zhì)．2．電容器的充、放電過程充電過程放電過程過程示意電荷運(yùn)動(dòng)正電荷向A板移動(dòng)，負(fù)電荷向B板移動(dòng)正電荷由A板移向B板(或負(fù)電荷由B板移向A板）定義及能量的轉(zhuǎn)化是使兩個(gè)極板帶上等量異種電荷的過程；從電源獲得能量儲(chǔ)存在電場中是使兩個(gè)極板上電荷中和的過程；電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能聯(lián)系兩個(gè)過程互逆，電容器的電量、能量變化趨勢相反3.電容器的電容(1)定義:Q與U的比值，公式為C＝eq\f(Q,U）．（2)物理意義：表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量．（3)單位：1F＝106μF＝1012pF.二、決定電容的因素1．實(shí)驗(yàn)探究由于平行板電容器的電容與多種因素有關(guān)，故可以采取控制變量法探究．2．平行板電容器的電容(1)平行板電容器的電容與兩極板的正對面積成正比，與兩極板間的距離成反比,并跟板間插入的電介質(zhì)有關(guān)．(2）公式：C＝eq\f(εrS，4πkd）．3．電容器的兩個(gè)性能指標(biāo)(1）一個(gè)是它的電容量．(2)另一個(gè)是它的耐壓能力，耐壓值表示電容器正常使用時(shí)兩個(gè)電極間所能承受的最大電壓．三、靜電與新技術(shù)1．靜電在技術(shù)上的應(yīng)用(1)靜電在技術(shù)上有許多應(yīng)用，比如激光打印、噴墨打印、靜電除塵、靜電噴涂、靜電植絨、靜電復(fù)印等．(2)靜電除塵結(jié)構(gòu)：將高壓電源的正極接在金屬圓筒上,負(fù)極接到懸掛在管心的金屬線上．原理：正、負(fù)極間有很強(qiáng)的電場,使氣體分子電離為電子和正離子．電子附著在空氣中的塵埃上向著圓筒運(yùn)動(dòng)而積累到金屬圓筒上，塵埃積累到一定程度而落入下面的漏斗中．2．靜電的防護(hù):有些工廠的車間里空氣保持適當(dāng)?shù)臐穸?，油罐車車尾裝有一條拖在地上的鐵鏈等．1．正誤判斷（1)電容器是儲(chǔ)存電荷和電場能的元件． （√)（2）電容器的電容與電量成正比,與電壓成反比． (×）(3）研究電容器電容的實(shí)驗(yàn)，采用的是控制變量法． （√）(4）家用電器接地線是防靜電． (×）（5)靜電除塵的原理是讓灰塵帶上電荷,然后在電場力的作用下奔向并吸附到異性電極上． (√）2．下列屬于靜電應(yīng)用的是（）A．油罐車后面裝一條拖地的鐵鏈B．汽修作業(yè)中的靜電噴漆C．飛機(jī)輪上裝搭地線D．印刷車間中保持適當(dāng)?shù)臐穸菳[油罐車在運(yùn)輸過程中，不斷的相互摩擦，從而產(chǎn)生大量的靜電，通過后面裝一條拖地的鐵鏈，及時(shí)導(dǎo)走，這是防止靜電危害,故A錯(cuò)誤；汽修作業(yè)中的靜電噴漆是利用靜電,故B正確；飛機(jī)在飛行時(shí),與空氣摩擦產(chǎn)生大量的靜電，所以著落時(shí)通過飛機(jī)輪上裝搭地線，將靜電導(dǎo)走，這是防止靜電，故C錯(cuò)誤；印刷車間中，紙張間摩擦產(chǎn)生大量靜電，由于有一定的濕度，能及時(shí)導(dǎo)走靜電,也是防止靜電，故D錯(cuò)誤；故選B.]3．(多選)對于給定的電容器,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()BC[對于一個(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)的一條直線．］對電容器、電容的理解1.電容器是一個(gè)儀器,而電容是一個(gè)物理量，電容表征了電容器容納電荷的本領(lǐng)，其數(shù)值等于使兩極板間的電勢差為1V時(shí)電容器需要帶的電荷量．2．電容由電容器本身的構(gòu)造決定，與Q、U無關(guān)．由公式C＝eq\f(εrS,4πkd）知，影響電容器電容大小的因素是電介質(zhì)的相對介電常數(shù)εr、電容器兩極板的正對面積S和兩極板間的距離d。3．C＝eq\f（Q，U)與C＝eq\f（εrS,4πkd)的比較C＝eq\f（Q,U)是電容的定義式,對某一電容器來說，Q∝U但C＝eq\f(Q，U）不變，反映電容器容納電荷本領(lǐng)的大?。籆＝eq\f(εrS,4πkd)是電容器電容的決定式，C∝εr，C∝S，C∝eq\f(1，d)，反映了影響電容大小的因素．【例1】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)，兩板間的電勢差從U1＝10V增加到U2＝12V，這個(gè)電容器的電容多大？如要使兩極板電勢差從U1＝10V降為U2′＝6V，則每板需減少多少電荷量？[解析］電荷量的增加量和電勢差的增加量分別為ΔQ＝Q2－Q1＝3.6×10－5C－3×10－5C＝6×10－6C，ΔU＝U2－U1＝12V－10V＝2V.根據(jù)電容的定義，它等于每增加1V電勢差所需增加的電荷量,即C＝eq\f(ΔQ，ΔU)＝eq\f（6×10－6，2)F＝3×10－6F＝3μF要求兩極板間電勢差降為6V,則每板應(yīng)減少的電荷量為ΔQ′＝CΔU′＝3×10－6×(10－6)C＝1.2×10－5C.［答案］3μF1.2×10－5C求解電容器的電容的兩點(diǎn)注意(1）電容器的電容可以根據(jù)C＝eq\f（Q，U）或C＝eq\f(ΔQ,ΔU）求出，但電容器的電容是電容器的屬性，與電容器所帶電荷量Q以及兩極板間的電壓U均無關(guān)．(2)定義式的推廣式C＝eq\f（ΔQ，ΔU)，在電壓U變化問題中求電容更快捷．訓(xùn)練角度1.對電容定義式的理解1．如圖所示為某一電容器中所帶電荷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,對電容器來說，下列說法正確的是（)A．是充電過程B．是放電過程C．該電容器的電容為5.0×10－2FD．該電容器的電量變化量為0。20CB[由Q＝CU知,U降低，Q減小，故為放電過程,A錯(cuò),B對；由C＝eq\f（Q,U）＝eq\f（0.2,40)F＝5×10－3F，可知C錯(cuò)；ΔQ＝CΔU＝5×10－3×4C＝0。02C，D錯(cuò)．]訓(xùn)練角度2.C＝eq\f（Q，U)和C＝eq\f(εrS,4πkd)的比較2．板間距為d的平行板電容器所帶電荷量為Q時(shí)，兩極板間電勢差為U1，板間場強(qiáng)為E1，現(xiàn)將電容器所帶電荷量變?yōu)?Q，板間距變?yōu)閑q\f(1，2）d,其他條件不變，這時(shí)兩極板間電勢差為U2，板間場強(qiáng)為E2，下列說法正確的是（）A．U2＝U1，E2＝E1 B．U2＝2U1，E2＝4E1C．U2＝U1，E2＝2E1 D．U2＝2U1，E2＝2E1C[當(dāng)平行板電容器的其他條件不變，板間距離變?yōu)閑q\f(1，2)d時(shí)，電容器的電容為C′＝eq\f(εrS,4πk\f（d，2）)＝2C，又知電容器的帶電量變?yōu)?Q，則得知U2＝eq\f（2Q，2C），即U2＝U1。根據(jù)勻強(qiáng)電場中電勢差與場強(qiáng)之間的關(guān)系式E＝eq\f(U，d)得E2＝eq\f（U2,\f（1,2)d)＝2E1，因此選項(xiàng)C正確，其他選項(xiàng)都錯(cuò)誤．]關(guān)于平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析1。平行板電容器動(dòng)態(tài)問題的分析方法抓住不變量,分析變化量，緊抓三個(gè)公式：C＝eq\f(Q，U)、E＝eq\f(U,d)和C＝eq\f(εrS,4πkd)2．平行板電容器的兩類典型問題（1)平行板電容器始終連接在電源兩端：電勢差U不變．由C＝eq\f（εrS，4πkd）∝eq\f（εrS,d）可知C隨d、S、εr的變化而變化．由Q＝UC＝U·eq\f（εrS,4πkd）,可知，當(dāng)U不變時(shí),Q也隨d、S、εr的變化而變化．由E＝eq\f（U,d)∝eq\f（1，d）可知,當(dāng)U不變時(shí)，E隨d的變化而變化．(2)平行板電容器充電后,切斷與電源的連接：電荷量Q保持不變．由C＝eq\f(εrS，4πkd）∝eq\f(εrS，d）可知C隨d、S、εr的變化而變化．由U＝eq\f(Q，C)＝eq\f（4πkdQ,εrS）∝eq\f(d，εrS）可知，當(dāng)Q不變時(shí)，U也隨d、S、εr的變化而變化．由E＝eq\f（U,d)＝eq\f（Q，Cd）＝eq\f（4πkQ,εrS)∝eq\f（1，εrS）可知,E隨S、εr的變化而變化，而與d無關(guān)．【例2】如圖所示，A、B為兩塊豎直放置的平行金屬板，G是靜電計(jì),開關(guān)S閉合后,靜電計(jì)指針張開一定角度．下述做法可使靜電計(jì)指針張角增大的是（）A．使A板向左平移以增大板間距離B．在A、B兩板之間插入一塊陶瓷板C．?dāng)嚅_S后，使B板向左平移以減小板間距離D．?dāng)嚅_S后，使B板向上平移以減小極板正對面積D[開關(guān)S閉合，電容器兩端的電勢差不變，則指針的張角不變，故A、B錯(cuò)誤．?dāng)嚅_S，電容器所帶的電量不變，當(dāng)B板向左平移減小板間距,根據(jù)平行板電容器的表達(dá)式可知電容增大，根據(jù)U＝eq\f（Q，C)知，電勢差減小,則指針張角減小，故C錯(cuò)誤．?dāng)嚅_S，電容器所帶的電量不變,使B板向上平移減小正對面積,電容減小，根據(jù)U＝eq\f（Q，C）知，電勢差增大，則指針張角增大，故D正確．］分析電容器動(dòng)態(tài)變化問題的三個(gè)步驟(1)明確電容器與電源的連接情況，從而確定是電壓不變還是電荷量不變．(2)由C＝eq\f（εrS,4πkd)，根據(jù)εr、S、d的變化確定C的變化．（3）由C＝eq\f(Q，U)確定Q或U的變化，根據(jù)E＝eq\f（U,d)＝eq\f(4πkQ，εrS）判斷E的變化．3．研究與平行板電容器電容有關(guān)因素的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,下列說法正確的是()A．實(shí)驗(yàn)前，只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸，能使電容器帶電B．實(shí)驗(yàn)中，只將電容器b板向上平移，靜電計(jì)指針的張角變小C．實(shí)驗(yàn)中，只在極板間插入有機(jī)玻璃板,靜電計(jì)指針的張角變大D．實(shí)驗(yàn)中，只增加極板帶電量，靜電計(jì)指針的張角變大，表明電容增大A[當(dāng)用帶電玻璃棒與電容器a板接觸,由于靜電感應(yīng)，從而在b板感應(yīng)出等量的異種電荷，從而使電容器帶電，故選項(xiàng)A正確；根據(jù)電容的決定式C＝eq\f(εS，4πkd)，將電容器b板向上平移,即正對面積S減小,則電容C減小，根據(jù)C＝eq\f（Q,U)可知，電量Q不變，則電壓U增大，則靜電計(jì)指針的張角變大，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)電容的決定式C＝eq\f(εS，4πkd),只在極板間插入有機(jī)玻璃板,則介電系數(shù)ε增大，則電容C增大，根據(jù)C＝eq\f（Q,U)可知，電量Q不變，則電壓U減小，則靜電計(jì)指針的張角減小，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)電容決定式C＝eq\f（εS,4πkd）可知，電容C變化與電量并無關(guān)系，因此電量的改變并不會(huì)導(dǎo)致電容的變化，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．］靜電現(xiàn)象的應(yīng)用1.應(yīng)用靜電現(xiàn)象的基本原理一般是讓帶電的物質(zhì)微粒在電場力作用下奔向并吸附到異性電極或帶電體上，理解這一原理是解決這類問題的關(guān)鍵．2．強(qiáng)電場電離空氣后,電子在電場力作用下向高電勢運(yùn)動(dòng)，從而使微粒吸附電子而帶負(fù)電．4．下列屬于利用靜電現(xiàn)象的是()A．采用導(dǎo)電橡膠做飛機(jī)輪胎B．油輪上的工作人員穿導(dǎo)電材料做的衣服；輸油管每隔100～300m接地一次C．辦公用的打印機(jī)D．在地毯中夾雜一些導(dǎo)電纖維C［飛機(jī)在飛行時(shí)，與空氣摩擦產(chǎn)生大量的靜電，所以采用導(dǎo)電橡膠做飛機(jī)輪胎,落地時(shí)可將靜電導(dǎo)走，這是防止靜電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；油輪上的工作人員穿導(dǎo)電材料做的衣服，這樣會(huì)把衣服上的靜電導(dǎo)入大地，輸油管每隔100～300m接地一次，這都是防止靜電，選項(xiàng)B錯(cuò)誤;辦公用的打印機(jī)是利用靜電現(xiàn)象來工作的，選項(xiàng)C正確；在地毯中夾雜一些導(dǎo)電纖維,是防止出現(xiàn)靜電，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]課堂小結(jié)知識(shí)脈絡(luò)1.電容器是一種能儲(chǔ)存電荷及能量的儀器,而電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量.2。平行板電容器的電容C＝eq\f(εrS，4πkd）,其大小并不隨Q、U的變化而變化.3.激光打印、噴墨打印、靜電除塵、靜電噴涂、靜電植絨、靜電復(fù)印等是靜電在新技術(shù)中的應(yīng)用。1．(多選)下列關(guān)于電容器和電容的說法中,正確的是（）A．根據(jù)C＝eq\f（Q，U)可知,電容器的電容與其所帶電荷量成正比，跟兩板間的電壓成反比B．對于確定的電容器,其所帶電荷量與兩板間的電壓成正比C．無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的比值都恒定不變D．電容器的電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，其大小與加在兩板間的電壓無關(guān)BCD［電容器的電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量,是電容器的一種特性．一個(gè)電容器對應(yīng)唯一的電容值，不能說電容器的電容與其所帶電荷量成正比,與兩極板間的電壓成反比,因此A錯(cuò)誤，C、D正確;由于電容是定值,由Q＝CU知,其所帶電荷量與兩板間的電壓成正比，故B正確．］2．如圖為某規(guī)格的電容器，下列關(guān)于該電容器的說法正確的是()A．該電容器只有接80V的恒定電壓時(shí)才能工作B．給該電容器充電或放電過程中有電荷流過電容器C．電容器上不帶電，其電容也是1000μFD．外殼上所標(biāo)的80V指的是擊穿電壓C［由標(biāo)稱值可知，該電容器用于直流80V及以下電壓時(shí)才能正常工作，故A錯(cuò)誤;給該電容器充電或放電過程中，電荷不能經(jīng)過電容器，因?yàn)閮蓚€(gè)極間有絕緣介質(zhì),電容器不是電阻，故B錯(cuò)誤;電容器的電容與電荷量無關(guān)，故電容器上不帶電，其電容也是1000μF,故C正確；外殼上所標(biāo)的80V指的是額定電壓，小于擊穿電壓，故D錯(cuò)誤．］3.由于人們行走時(shí)鞋子和地板摩擦產(chǎn)生靜電,帶電的離子會(huì)在地板表面對空氣中的灰塵產(chǎn)生吸引，對于電腦機(jī)房、電