第十章靜電場中的能量4電容器的電容學習目標學法指導1．知道電容器的概念，認識常見的電容器，通過實驗感知電容器的充、放電現(xiàn)象2．理解電容的定義及定義方法，掌握電容的定義、公式、單位，并會應用定義式進行簡單的計算3．了解影響平行板電容器大小的因素，了解平行板電容器的電容公式4．知道改變平行板電容器電容大小的方法1．通過觀察常用電容器及其充、放電現(xiàn)象，了解電容器的電容，體會利用比值法定義物理量的科學方法2．通過認識常用電容器和查閱相關(guān)資料，體會電容器在實際生活中的廣泛應用，培養(yǎng)學生探究新事物的興趣3．通過探究影響平行板電容器電容的因素，體會應用控制變量法研究物理問題的科學方法知識導圖

預習導學|新知領(lǐng)悟1．電容器：兩個相距________又彼此__________的導體組成一個電容器．靠近電容和電容器絕緣

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．特征：兩極板所帶等量異種電荷均勻分布在兩極板相對的內(nèi)表面．等量異種(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：放電過程是儲存在電場中的__________轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程．失去(3)電容器的帶電荷量是指其中__________所帶電荷量的絕對值．電能一個極板

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差U的__________，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)

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給電容器充電時，電容器所帶電荷量增加，兩極板間的電場強度怎樣變化？儲存的電能怎樣變化？微思考【答案】電場強度增大，儲存的電能增加． (多選)如圖所示的各圖描述的是對給定的電容器充電時其電荷量Q與電勢差U、電容C之間關(guān)系的圖像，其中正確的是(

)【答案】CDA

B

C

D

【解析】電容器的電容是由電容器本身屬性決定的，與電容器所帶電荷量Q的大小和兩極板間的電勢差U的大小無關(guān)，不能認為C與Q成正比，與U成反比，故D正確，A、B錯誤．而C圖表示電容器所帶電荷量與極板間的電勢差成正比，其比值即電容器的電容，故C正確．1．平行板電容器(1)結(jié)構(gòu)：由兩個______________且彼此絕緣的金屬板構(gòu)成．(2)電容的決定因素：電容C與兩極板間的相對介電常數(shù)εr成______，跟極板的正對面積S成________，跟極板間的距離d成________．平行板電容器相互平行正比正比反比2．電容器的額定電壓和擊穿電壓(1)額定電壓：電容器能夠______________的電壓．(2)擊穿電壓：電介質(zhì)被________時在電容器兩極板上的極限電壓，若電壓超過這一限度，則電容器就會損壞．長期正常工作擊穿

在選用電容器時應注意什么問題？微思考【答案】要注意電容器上所標的兩個參數(shù)即電容和額定電壓．【答案】CD多維課堂|素養(yǎng)初培1．試探究分析電容器有何作用？電容器兩極板所帶電荷量及電性有何關(guān)系？電容器兩極板上電荷分布在哪里？何為電容器的電荷量？【答案】(1)電容器是儲存電荷和電能的容器．(2)兩極板所帶電荷量等量異號．(3)電容器兩極板上的電荷分布在兩極板相對的內(nèi)側(cè)．(4)電容器所帶電荷量指一個極板所帶電荷量的絕對值．對電容的理解2．怎樣從能量的角度理解電容器的充電和放電？【答案】用直流電源給電容器充電的過程，就是電源通過電流做功克服靜電力把電荷從一個極板搬運到另一個極板上的過程，通過這一過程，能量以電場能的形式儲存在電容器中，等到放電時再把這部分電場能釋放出來．【答案】電容器兩極板間的電勢差隨電荷量的增加而增加，電荷量和電勢差成正比，它們的比值等于電容．【答案】150μF

4.5×10－4C

150μF變式1一個平行板電容器，使它每個極板所帶電荷量從Q1＝3×10－5C增加到Q2＝3.6×10－5C時，兩極板間的電勢差從U1＝10V增加到U2＝12V，求這個電容器的電容．如要使兩極板電勢差從U1＝10V降到U2′＝6V，則每個極板需減少多少電荷量？【答案】3μF

1.2×10－5C平行板電容器充電后，繼續(xù)保持電容器的兩極板與電池的兩極相連接，電容器的C、Q、U、E與d、S、εr間有何關(guān)系？平行板電容器的兩類動態(tài)問題2．形象記憶法兩極板間電介質(zhì)不變時，還可以認為一定量的電荷對應著一定數(shù)目的電場線，兩極板間距離變化時，場強不變；兩極板正對面積變化時，如圖丙電場線變密，場強增大．精例2

(2021年常州名校期末)“探究影響平行板電容器電容大小因素”的實驗裝置如圖所示，忽略漏電產(chǎn)生的影響，下列判斷正確的是(

)A．靜電計指針偏轉(zhuǎn)角度的大小顯示了平行板電容器所帶電量的多少B．若將A板向左移動一段距離，靜電計指針偏角減小C．若在平行板間插入介電常數(shù)更大的電介質(zhì)，板間的電場強度會減小D．若平板正對面積減小時，靜電計指針偏角減小【答案】C變式2

(2021年菏澤名校期末)隨著生活水平的提高，電子秤已經(jīng)成為日常生活中不可或缺的一部分，電子秤的種類也有很多，如圖所示是用平行板電容器制成的廚房用電子秤及其電路簡圖．稱重時，把物體放到電子秤面板上，壓力作用會導致電子秤平行板的上層膜片電極下移．則(

)

A．電容器的電容增大，帶電荷量增大B．電容器的電容減小，帶電荷量減小C．穩(wěn)定后電流表仍有示數(shù)，兩極板電勢差增大D．穩(wěn)定后電流表示數(shù)為零，兩極板電勢差增大【答案】A電容器中帶電粒子的平衡于運動問題精例3如圖所示，充電后的平行板電容器水平放置，電容為C，極板間距離為d，上極板正中有一小孔．質(zhì)量為m、電荷量為＋q的小球從小孔正上方高h處由靜止開始下落，穿過小孔到達下極板時速度恰為零(空氣阻力忽略不計，極板間電場可視為勻強電場，重力加速度為g)．求：(1)小球到達小孔處的速度；(2)極板間電場強度大小和電容器所帶電荷量；(3)小球從開始下落到運動至下極板處所需的時間．變式3

(2021年天津名校一模)兩個較大的平行金屬板A、B相距為d，分別接在電壓為U的電源正、負極上，這時質(zhì)量為m，帶電量為－q的油滴恰好靜止在兩板之間，如圖所示，在其他條件不變的情況下，如果將兩板非常緩慢地水平錯開一些，那么在錯開的過程中(

)A．油滴將向上加速運動，電流計中的電流從b流向aB．油滴將向下加速運動，電流計中的電流從a流向bC．油滴靜止不動，電流計中的電流從b流向aD．油滴靜止不動，電流計中的電流從a流向b【答案】D1．靜電計是在驗電器的基礎(chǔ)上改造而成的，靜電計由相互絕緣的兩部分組成，靜電計與電容器的兩極板分別連接在一起，則電容器上的電勢差就等于靜電計上所指示的電勢差U，U的大小就從靜電計的刻度讀出，可見，靜電計指針的變化表征了電容器兩極板電勢差的變化．2．靜電計本身也是一個電容器，但靜電計容納電荷的本領(lǐng)很弱，即電容很小，當帶電的電容器與靜電計連接時，可認為電容器上的電荷量保持不變．核心素養(yǎng)微專題發(fā)光二極管是二極管的一種．當發(fā)光二極管接正向電壓(發(fā)光二極管的正、負極分別與電源正、負極相接)時，二極管導通并發(fā)光；接反向電壓時，二極管的電阻很大，不會發(fā)光．開關(guān)撥到位置“1”時，電源給電容器充電，此時二極管D2導通并發(fā)光；開關(guān)撥到位置“2”時，電容器放電，此時二極管D1導通并發(fā)光．【專練】如圖所示，電源電壓恒定，則接通開關(guān)S的瞬間，通過電阻R的電流方向是從______到______；如果電容器充電結(jié)束后，先斷開S，再將兩板間距離增大，在此過程中，R上________(填“有”或“無”)電流通過．【答案】A

B

無【解析】電容器在充、放電過程中，電路中將有電流，電流方向為電源正極流向負極．在接通S的瞬間，電容器充電，上極板帶正電，下極板帶負電，故電流方向為由A到B；穩(wěn)定后，將S斷開后，因為電容器所帶電荷量不變，所以無論如何調(diào)節(jié)板間距離，均無電流通過R．課堂小練|素養(yǎng)達成1．(多選)關(guān)于電容器的電容，下列說法正確的是(

)A．電容器所帶的電荷量越多，電容就越大B．電容器兩極板間的電勢差越大，電容就越大C．電容器所帶的電荷量增加一倍，則兩極板間的電勢差也增加一倍D．電容是表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量【答案】CD【解析】電容器的電容只與電容器本身的因素有關(guān)，而與電荷量和電勢差無關(guān)，電容是表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，故C、D正確．2．(多選)對于水平放置的平行板電容器，下列說法中正確的是(

)A．將兩極板的間距加大，電容將增大B．將兩極板平行錯開，使正對面積減小，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【答案】BCD【解析】影響平行板電容器電容大小的因素有①隨正對面積的增大而增大；②隨兩極板間距離的增大而減??；③在兩極板間放入電介質(zhì)，電容增大．由此可知B、C正確．對D，實際上是減小了平行板的間距，所以D正確．3．下列關(guān)于電容器的敘述正確的是(

)A．電容器是儲存電荷的容器，只有帶電的容器才是電容器B．任何兩個彼此絕緣且相距很近的物體都組成了電容器C．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D．電容器充電過程是將其他形式的能轉(zhuǎn)變成電容器的電能并儲存起來，電容器放電過程是將電容器儲存的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能【答案】D【解析】電容器是儲存電荷的容器，與其是否帶電無關(guān)，A錯誤；任何兩個彼此絕緣而又相距很近的導體組成一個電容器，B錯誤；電容器所帶的電荷量指任一極板所帶電荷量的絕對值，C錯誤；電容器的充、放電伴隨能量轉(zhuǎn)化，D正確．4．(多選)傳感器是把非電學量(如