第4節(jié)電容器的電容（學(xué)案）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道什么是電容器及電容器的主要構(gòu)造.2.理解電容的概念及其定義式.3.了解電容器充電和放電現(xiàn)象及能量轉(zhuǎn)換.4.會(huì)應(yīng)用平行板電容器的電容公式分析有關(guān)問(wèn)題.一、電容器1.基本構(gòu)造：任何兩個(gè)彼此又相距很近的導(dǎo)體，都可以看成一個(gè)電容器.2.充電、放電：使電容器兩個(gè)極板分別帶上，這個(gè)過(guò)程叫充電.使電容器兩極板上的電荷，電容器不再帶電，這個(gè)過(guò)程叫放電.3.從能量的角度區(qū)分充電與放電：充電是從電源獲得能量?jī)?chǔ)存在電容器中，放電是把電容器中的轉(zhuǎn)化為其他形式的能量.4.電容器的電荷量：其中極板所帶電荷量的絕對(duì)值.二、電容1.定義：電容器所帶與電容器兩極板之間的之比.2.定義式：C＝eq\f(Q,U).3.4.物理意義：電容器的電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，在數(shù)值上等于使兩極板之間的電勢(shì)差為時(shí)，電容器所帶的電荷量.5.擊穿電壓與額定電壓(1)擊穿電壓：電介質(zhì)不被時(shí)加在電容器兩極板上的極限電壓，若電壓超過(guò)這一限度，電容器就會(huì)損壞.(2)額定電壓：電容器外殼上標(biāo)的工作電壓，也是電容器正常工作所能承受的最大電壓，額定電壓比擊穿電壓低.三、平行板電容器的電容1.結(jié)構(gòu)：由兩個(gè)平行且彼此絕緣的金屬板構(gòu)成.2.電容的決定因素：電容C與兩極板間電介質(zhì)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3.電容的決定式：C＝eq\f(εrS,4πkd)，εr為電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，k為靜電力常量.當(dāng)兩極板間是真空時(shí)，C＝eq\f(S,4πkd).四、常用電容器1.分類：從構(gòu)造上看，可以分為電容器和電容器兩類.2.固定電容器有：電容器、電容器等.3.可變電容器由兩組鋁片組成，固定的一組鋁片叫，可以轉(zhuǎn)動(dòng)的一組鋁片叫轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)片，使兩組鋁片的發(fā)生變化，電容就隨著改變.一、電容器電容導(dǎo)學(xué)探究(1)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？當(dāng)把電容器兩極相接，使電容器放電，該過(guò)程中能量是如何轉(zhuǎn)化的？(2)當(dāng)電容器的帶電荷量增加時(shí)，電容器兩極板間的電勢(shì)差如何變化？帶電荷量Q和板間電勢(shì)差U的比值是否發(fā)生變化？例1對(duì)于某一電容器，下列說(shuō)法正確的是()A.電容器所帶的電荷量越多，電容越大B.電容器兩極板間的電勢(shì)差越大，電容越大C.電容器所帶的電荷量增加一倍，兩極板間的電勢(shì)差也增加一倍D.電容器兩極板間的電勢(shì)差減小到原來(lái)的eq\f(1,2)，它的電容也減小到原來(lái)的eq\f(1,2)針對(duì)訓(xùn)練1(多選)如圖所示的各圖描述的是對(duì)給定的電容器充電時(shí)其電荷量Q、電勢(shì)差U、電容C之間相互關(guān)系的圖像，其中正確的是()針對(duì)訓(xùn)練2有一充電的平行板電容器，兩板間的電勢(shì)差為3V，現(xiàn)使它的電荷量減少3×10－4C，于是電容器兩板間的電勢(shì)差降為原來(lái)的eq\f(1,3)，則此電容器的電容是多大？電容器原來(lái)帶的電荷量是多少？若將電容器極板上的電荷量全部放掉，電容器的電容是多大？二、平行板電容器導(dǎo)學(xué)探究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，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＝eq\f(Q,U)，分析電容C的變化.(2)如圖所示，保持Q和S不變，增大兩極板間的距離d，觀察電勢(shì)差U(靜電計(jì)指針偏角)的變化，依據(jù)C＝eq\f(Q,U)，分析電容C的變化.(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＝eq\f(Q,U)，分析電容C的變化.例2(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板帶電，則下列判斷正確的是()A.增大兩極板間的距離，靜電計(jì)指針張角變大B.將A板稍微上移，靜電計(jì)指針張角變大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)榱汜槍?duì)訓(xùn)練1平行板電容器和電源、電阻、開(kāi)關(guān)串聯(lián)，組成如圖所示的電路.接通開(kāi)關(guān)K，給電容器充電，則()A.保持K接通，減小兩極板間的距離，則兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度減小B.保持K接通，在兩極板間插入一塊鋁板，則兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大C.充電結(jié)束后斷開(kāi)K，減小兩極板間的距離，則兩極板間的電壓增大D.充電結(jié)束后斷開(kāi)K，在兩極板間插入一塊電介質(zhì)，則兩極板間的電壓增大針對(duì)訓(xùn)練2如圖所示，平行板電容器與電壓恒定的直流電源連接，下極板接地，靜電計(jì)所帶電荷量很少，可被忽略.一帶負(fù)電油滴被固定于電容器中的P點(diǎn)，現(xiàn)將平行板電容器的下極板豎直向下移動(dòng)一小段距離，則()A.平行板電容器的電容將變大B.靜電計(jì)指針張角變小C.帶電油滴的電勢(shì)能將增大D.若先將上極板與電源正極的導(dǎo)線斷開(kāi)再將下極板向下移動(dòng)一小段距離，則帶電油滴所受靜電力不變(建議用時(shí)：40分鐘)1.下列關(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(wú)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)固定電容器的電荷量增加ΔQ＝1.0×10－6C時(shí)，兩板間電壓升高10V，則電容器的電容無(wú)法確定2.(多選)下列關(guān)于電容的說(shuō)法正確的是()A.電容是反映電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量B.電容器A的電容比B的大，說(shuō)明A的帶電荷量比B多C.電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢(shì)差為1V時(shí)電容器所帶的電荷量D.由公式C＝eq\f(Q,U)知，若電容器兩極板間電壓為10V，極板帶電荷量為2×10－5C，則電容器電容大小為5×105F3.一個(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，它兩極板間的電勢(shì)差增加20V，則它的電容為()A.1.0×10－8F B.2.0×10－8FC.4.0×10－8F D.8.0×10－8F4.一個(gè)已充電的電容器，若使它的電荷量減少1.5×10－4C，則其電壓減小為原來(lái)的eq\f(2,3)，則()A.電容器原來(lái)的帶電荷量為9×10－4CB.電容器原來(lái)的帶電荷量為4.5×10－4CC.電容器原來(lái)的電壓為1VD.電容器的電容變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(1,3)5.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(duì)電容器來(lái)說(shuō)正確的是()A.是充電過(guò)程B.是放電過(guò)程C.該電容器的電容為5×10－2FD.該電容器的電荷量變化量為0.2C6.極板間距為d的平行板電容器所帶電荷量為Q時(shí)，兩極板間電勢(shì)差為U1，兩極板間場(chǎng)強(qiáng)為E1.現(xiàn)將電容器所帶電荷量變?yōu)?Q，極板間距變?yōu)閑q\f(1,2)d，其他條件不變，這時(shí)兩極板間電勢(shì)差為U2，兩極板間場(chǎng)強(qiáng)為E2，下列說(shuō)法正確的是()A.U2＝U1，E2＝E1 B.U2＝2U1，E2＝4E1C.U2＝U1，E2＝2E1 D.U2＝2U1，E2＝2E17.(多選)(2020·宿遷市高一下期末)如圖所示，豎直放置的平行板電容器與定值電阻R、電源E、開(kāi)關(guān)S相連，用絕緣細(xì)線將帶電小球q懸掛在極板間，閉合開(kāi)關(guān)S后細(xì)線與豎直方向夾角為θ.則有()A.保持開(kāi)關(guān)S閉合，將A板向右平移，θ不變B.保持開(kāi)關(guān)S閉合，將A板向左平移，θ變小C.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，將A板向右平移，θ不變D.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，將A板向右平移，θ變小8.(多選)(2022·廣東潮州市期末)如圖所示為一種電容傳聲器.b是固定不動(dòng)的金屬板，a是能在聲波驅(qū)動(dòng)下沿水平方向振動(dòng)的金屬膜片，a、b構(gòu)成一個(gè)電容器.其工作原理是當(dāng)聲波作用于金屬膜片時(shí)，金屬膜片發(fā)生相應(yīng)的振動(dòng)，于是就改變了它與固定極板b間的距離，從而使電容發(fā)生變化，而電容的變化可以轉(zhuǎn)化為電路中電信號(hào)的變化.閉合開(kāi)關(guān)K，若聲源S發(fā)出聲波使a向右運(yùn)動(dòng)時(shí)()A.電容器的電容增大B.a、b板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度減小C.b板的電勢(shì)不變D.流過(guò)電流表的電流方向?yàn)樽杂蚁蜃?.(多選)如圖所示，兩塊較大的金屬板A、B平行放置并與一電源相連，S閉合后，兩板間有一質(zhì)量為m、電荷量為q的油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài).下列說(shuō)法正確的是()A.若將A板向上平移一小段位移，則油滴向下加速運(yùn)動(dòng)，G中有b→a的電流B.若將A板向左平移一小段位移，則油滴仍然靜止，G中有b→a的電流C.若將S斷開(kāi)，則油滴立即做自由落體運(yùn)動(dòng)，G中無(wú)電流D.若將S斷開(kāi)，再將A板向下平移一小段位移，則油滴向上加速運(yùn)動(dòng)，G中有b→a的電流10.(多選)傳感器是把非電學(xué)量(如速度、溫度、壓力等)的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的變化的一種元件，在自動(dòng)控制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用.如圖所示是測(cè)定液面高度h的電容式傳感器，在金屬芯柱的外面涂上一層絕緣物質(zhì)，放入導(dǎo)電液體中，金屬芯柱固定，金屬芯柱和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩個(gè)極板，金屬芯柱外面的絕緣物質(zhì)就是電介質(zhì).測(cè)出電容器電容C的變化，就可以知道h的變化情況，兩者的關(guān)系是()A.C增大表示h增大 B.C增大表示h減小C.C減小表示h減小 D.C減小表示h增大11.一平行板電容器充電后與電源斷開(kāi)，正極板接地，在兩極板間有一正電荷(電荷量很小)固定在P點(diǎn)，如圖所示，以E表示兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)，U表示電容器的電壓，Ep表示正電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能.若保持負(fù)極板不動(dòng)，將正極板移到圖中虛線所示的