1、6.電容器和電容7.靜電的應(yīng)用及危害學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.知道什么是電容器以及常見(jiàn)的電容器知道電容器充電和放電的含義2理解電容的概念及其定義式C，并能進(jìn)行有關(guān)運(yùn)算(重點(diǎn)、難點(diǎn))3知道平行板電容器的電容與哪些因素有關(guān)，了解公式C并能用其討論分析有關(guān)問(wèn)題(難點(diǎn))4了解靜電現(xiàn)象，知道靜電的應(yīng)用和危害.電 容 器 和 電 容1電容器(1)構(gòu)造：兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體就可以組成一個(gè)電容器如兩塊平行金屬板正對(duì)、靠近且兩板間充滿絕緣物質(zhì)(電介質(zhì))，這兩板就組成了平行板電容器(2)電容器的帶電荷量：是指其中一個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值(3)電容器的充電和放電(如圖161所示)：圖161充電：使電

2、容器兩個(gè)極板帶上等量異種電荷的過(guò)程叫做充電放電：使充電后的電容器兩極板的異種電荷中和的過(guò)程叫做放電2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的比值，公式為C.(2)物理意義表示電容器容納電荷本領(lǐng)的大小(3)單位在國(guó)際單位制中是法拉(F)，1 F1 C/V,1 F106F1012 pF.1電容大的電容器帶電荷量一定多()2電容為C的電容器所帶電荷量為Q，若電荷量增大為2Q，則電容變?yōu)?C.()3電容器的一個(gè)極板帶正電荷，另一極板帶等量負(fù)電荷，其帶電荷量指的是一個(gè)極板上電荷量的多少()給電容器充電時(shí)，電容器所帶電荷量增加，兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度怎樣變化？?jī)?chǔ)存的電能怎樣變化？【提示】

3、電場(chǎng)強(qiáng)度增大，儲(chǔ)存的電能增加照相機(jī)的電子閃光燈能發(fā)出強(qiáng)烈的閃光，這時(shí)通過(guò)閃光燈的電流相當(dāng)大，有時(shí)可達(dá)幾千安圖162探討1：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(lái)，從而使燈管內(nèi)氣體發(fā)出耀眼的白光探討2：電子閃光燈發(fā)光的過(guò)程是充電還是放電？其電容變嗎？【提示】放電過(guò)程不變 1電容器的充放電過(guò)程充電過(guò)程放電過(guò)程電流流向電流變化減小減小極板電量增加減小板間電場(chǎng)增強(qiáng)減弱結(jié)果板間電壓與電源相同兩極板帶等量異種電荷板間電壓為零極板電荷中和2.對(duì)電容的定義式C的理解(1

4、)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C來(lái)定義，但電容的大小與Q、U無(wú)關(guān)，是由電容器本身的構(gòu)造決定的(2)通過(guò)QU圖像理解，如圖163所示，QU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因而電容器的電容也可以表示為C，即電容的大小在數(shù)值上等于兩極板間的電壓增加(或減小)1 V所增加(或減小)的電荷量圖163一個(gè)平行板電容器，使它每板電荷量從Q130106 C增加到Q236106 C時(shí)，兩板間的電勢(shì)差從U110 V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

5、電勢(shì)差從10 V降為U26 V，則每板需減少多少電荷量？【解析】(1)電容器的電容C F3106 F3 F.(2)因?yàn)殡娙萜鞯碾娙莶蛔儯訳2 V12 V.(3)根據(jù)電容的定義，它等于每增加(或減少)1 V電勢(shì)差所需增加(或減少)的電荷量，即C，要求兩極板間電勢(shì)差降為6 V，則每板應(yīng)減少的電荷量為QCU3106(106) C12106 C.【答案】(1)3 F(2)12 V(3)12106 C某平行板電容器的電容為C，帶電荷量為Q，相距為d，今在板間中點(diǎn)放一個(gè)電荷量為q的點(diǎn)電荷，則它受到的靜電力的大小為() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：】A.B.C. D.【解析】根據(jù)公式C，E，F(xiàn)Eq可得該電荷受到的靜電力大

6、小為F，故選項(xiàng)C正確【答案】C兩個(gè)公式的應(yīng)用公式C是公式C的推論，在解析有關(guān)電荷變化量或極板間電壓變化量的題目中，應(yīng)用C比應(yīng)用C更便捷解題時(shí)，兩個(gè)公式要靈活應(yīng)用平 行 板 電 容 器 的 電 容 、 常 用 電 容 器1平行板電容器(1)結(jié)構(gòu)由兩個(gè)相互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與兩極板間的相對(duì)介電常數(shù)成正比，跟極板的正對(duì)面積S成正比，跟極板間的距離d成反比(3)電容的決定式C，r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2常用電容器(1)分類(2)電容器的額定電壓和擊穿電壓額定電壓：電容器能夠長(zhǎng)期正常工作時(shí)的電壓擊穿電壓：電介質(zhì)被擊穿時(shí)在電容器兩

7、極板上的極限電壓，若電壓超過(guò)這一限度，則電容器就會(huì)損壞1加在電容器兩極板間的電壓能超過(guò)擊穿電壓()2電容器外殼上標(biāo)的是額定電壓()3將電介質(zhì)插入平行板電容器時(shí)，電容器的電容將變小()在選用電容器時(shí)應(yīng)注意什么問(wèn)題？【提示】要注意電容器上所標(biāo)的兩個(gè)參數(shù)即電容和額定電壓在研究“影響平行板電容器電容大小的因素”的實(shí)驗(yàn)中，連入了靜電計(jì)圖164探討1：靜電計(jì)的作用是什么？【提示】用靜電計(jì)測(cè)量已經(jīng)充電的平行板電容器兩極間的電勢(shì)差U，從指針偏轉(zhuǎn)角度的大小可推知U的大小探討2：d變時(shí)，極板上電荷量有何特點(diǎn)？【提示】保持不變1板間電場(chǎng)強(qiáng)度的兩個(gè)公式(1)板間電壓與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系公式：E.(2)板間電場(chǎng)強(qiáng)度的決定公

8、式：E(或E)，即板間電場(chǎng)強(qiáng)度正比于電荷的面密度(公式的推導(dǎo)：E，所以E)2平行板電容器的兩類典型問(wèn)題兩類問(wèn)題始終與電源連接充電后與電源斷開(kāi)不變量U不變Q不變自變量dS因變量E，d變大，E變?。籨變小，E變大EQ，S變大，E變?。籗變小，E變大QU，d變大，Q變??；d變小，Q變大UQ，S變大，U變小；S變小，U變大(多選)如圖165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() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：】圖165A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

9、計(jì)指針張角變?yōu)榱恪窘馕觥侩娙萜魃纤鶐щ姾闪恳欢?，由公式C知，當(dāng)d變大時(shí)，C變小，再由C得U變大；當(dāng)A板上移時(shí)，正對(duì)面積S變小，C也變小，U變大；當(dāng)插入玻璃板時(shí)，C變大，U變??；當(dāng)將A板拿走時(shí)，相當(dāng)于使d變得更大，C更小，故U應(yīng)更大，故選項(xiàng)A、B正確，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤【答案】AB如圖166所示，先接通開(kāi)關(guān)S使電容器充電，然后斷開(kāi)開(kāi)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、電容器兩極板間場(chǎng)強(qiáng)E的變化情況是()圖166AQ變小，C不變，U不變，E變小BQ變小，C變小，U不變，E不變CQ不變，C變小，U變大，E不變DQ不變，C變小，U變小，E變小【解析】電容器充電后再斷開(kāi)開(kāi)

10、關(guān)S，其所帶的電荷量不變；由C可知，d增大時(shí)，C變?。挥忠?yàn)閁，所以U變大；對(duì)于場(chǎng)強(qiáng)E，由于E，U，所以E.由以上分析可知，間距d增大，E不變因此C正確【答案】C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，則電容器() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：】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】平行板電容器電容的表達(dá)式為C，將極板間的云母介質(zhì)移出后，導(dǎo)致電容器的電容C變小由于極板間電壓不變，據(jù)QCU知，極板上的電荷量變小再考慮到極板間電場(chǎng)強(qiáng)度E，由于U、

11、d不變，所以極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變，選項(xiàng)D正確【答案】D對(duì)平行板電容器定性分析的解題步驟：(1)確定不變量.電容器與電源相連時(shí)，電壓U不變；電容器充電后與電源斷開(kāi)時(shí)，所帶電荷量Q不變.(2)根據(jù)決定式C和S、r、d的變化分析平行板電容器電容的變化.(3)根據(jù)定義式C分析電容器所帶電荷量Q或兩極板間電壓U的變化.(4)用E或Ef(Q,S)分析電容器兩極板間場(chǎng)強(qiáng)的變化，或根據(jù)電容器帶電量Q的變化分析回路中的電流方向.靜 電 的 應(yīng) 用 及 危 害1靜電的應(yīng)用靜電可以被人們利用，例如靜電噴涂、靜電屏蔽、靜電除塵、靜電復(fù)印機(jī)、激光打印機(jī)等都用到了靜電現(xiàn)象其中，激光打印機(jī)是利用正負(fù)電荷相互吸引的原理制成的2

12、靜電的危害由于靜電極易產(chǎn)生并且能形成較高的電壓，所以靜電有時(shí)給人類生活和生產(chǎn)帶來(lái)危害和麻煩例如，雷電可造成人畜傷亡、造成安全事故、引起森林大火、干擾無(wú)線電通信等；靜電放電可引起爆炸和火災(zāi)，造成電磁干擾、擊穿集成電路和電子元件等3防止靜電危害的方法(1)要盡快導(dǎo)走多余電荷，避免靜電積累最簡(jiǎn)單又最可靠的辦法是用導(dǎo)線把設(shè)備接地如大型油罐車下部拖的鐵鏈，就起到這樣的作用(2)調(diào)節(jié)空氣的濕度，讓積累的電荷容易隨時(shí)放出，無(wú)法進(jìn)一步積累，也是防止靜電危害的有效方法(3)在易燃易爆氣體和粉塵聚集的場(chǎng)所保持良好的通風(fēng)，清除靜電火花的積累也是十分重要的防靜電措施1油罐車后面拖一條接地鐵鏈?zhǔn)菍㈧o電導(dǎo)入大地，避免電荷

13、積累()2對(duì)于易產(chǎn)生靜電的機(jī)械零件，盡量使用導(dǎo)體材料()3避雷針安裝在高大建筑物的頂端，而不必接地()避雷針為什么可以防止雷擊？圖167【提示】避雷針可以通過(guò)尖端放電，使電荷不斷向大氣釋放中和空氣中的電荷，達(dá)到避免雷擊的目的探討：你知道家用電視機(jī)、收音機(jī)外殼的制作材料為何一般是塑料，而不用金屬的主要原因嗎？圖168【提示】若用金屬制作家用電視機(jī)、收音機(jī)外殼，用電器的金屬外殼就形成靜電屏蔽，電磁信號(hào)就難以被電視機(jī)、收音機(jī)這類電磁波接收器接收，電視機(jī)、收音機(jī)就不能正常工作1靜電的產(chǎn)生兩種不同的物體相互摩擦可以起電，甚至干燥的空氣與衣物摩擦也會(huì)起電摩擦起的電在能導(dǎo)電的物體上可迅速流動(dòng)傳導(dǎo)，而在不導(dǎo)電

14、的絕緣體如化纖、毛織物等物體上就不會(huì)流失而形成靜電，并聚集起來(lái)，當(dāng)達(dá)到一定的電壓時(shí)就產(chǎn)生放電現(xiàn)象，產(chǎn)生火花并發(fā)出聲響2產(chǎn)生放電現(xiàn)象的原因通常情況下空氣是不導(dǎo)電的，但是如果電場(chǎng)特別強(qiáng)，達(dá)到106 V/m時(shí)，氣體分子中的正、負(fù)電荷受到方向相反的強(qiáng)電場(chǎng)力，有可能被“撕”開(kāi)，這個(gè)現(xiàn)象叫做空氣的電離，電離后空氣中存在著負(fù)離子、正離子和自由電子，這些離子在強(qiáng)電場(chǎng)作用下加速運(yùn)動(dòng)，高速運(yùn)動(dòng)的離子撞擊氣體分子，使更多的分子電離，這時(shí)空氣成為導(dǎo)體，于是產(chǎn)生了放電現(xiàn)象，也就是空氣被擊穿而導(dǎo)電通常情況下空氣是不導(dǎo)電的，但是當(dāng)擊穿電場(chǎng)達(dá)到6.0105 V/m時(shí)空氣將被電離而發(fā)生放電現(xiàn)象，已知某次閃電的長(zhǎng)度為300米，發(fā)

15、生閃電前瞬間兩云層之間的電壓大約為多少？【解析】?jī)稍茖觗300 m間能形成的電壓為：UEd6.0105300 V1.8108 V.【答案】1.8108 V(多選)為了防止靜電的危害，應(yīng)盡快把產(chǎn)生的靜電導(dǎo)走，下面措施中是防止靜電危害的是()A油罐車后面裝一條拖地的鐵鏈B電工鉗柄上套有絕緣膠套C飛機(jī)輪上裝搭地線D紡織車間中保持適當(dāng)?shù)臐穸取窘馕觥窟x項(xiàng)A、C、D中均是把靜電導(dǎo)走，故A、C、D正確電工鉗柄上套有絕緣膠套是為了保持絕緣，以防止觸電，B錯(cuò)【答案】ACD防止靜電危害的對(duì)策和措施(1)要盡快導(dǎo)走多余電荷，避免靜電積累，可用導(dǎo)線把設(shè)備接地(2)調(diào)節(jié)空氣的濕度(3)在易燃易爆氣體和粉塵聚集的場(chǎng)所保持

16、良好的通風(fēng)，消除靜電火花的引爆條件學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(六) (建議用時(shí)：45分鐘) 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() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：】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反比D電容的常用單位有F和pF,1 F103 pF【解析】C是電容的定義式，不是決定式，故C與Q、U無(wú)關(guān)，B、C錯(cuò).1 F106 pF，D錯(cuò)電容是表示電容器儲(chǔ)存電荷的能力的物理量，A選項(xiàng)正確【答案】A2(多選)下列是描述對(duì)給定的電容器充電時(shí)其電荷量Q、電壓U、電容C之間相互關(guān)系的圖像，其中正確的是()【解析】對(duì)于給定電容器的電容是由電容器本身決定

17、的，與電容器的帶電荷量Q的大小和兩極板間的電壓U的大小無(wú)關(guān)，不能認(rèn)為C與Q成正比，與U成反比，故D正確，A、B錯(cuò)誤而C圖告訴我們電容器所帶的電荷量與極板間的電壓成正比，其比值即電容器的電容不變，故C正確【答案】CD3請(qǐng)用學(xué)過(guò)的電學(xué)知識(shí)判斷下列說(shuō)法正確的是()A電工穿絕緣衣比穿金屬衣安全B制作汽油桶的材料用金屬比用塑料好C小鳥(niǎo)停在單根高壓輸電線上會(huì)被電死D打雷時(shí)，呆在汽車?yán)锉却粼谀疚堇镆ｋU(xiǎn)【解析】電工穿金屬衣可以起到靜電屏蔽的作用，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；制作汽油桶的材料用金屬可使與空氣摩擦產(chǎn)生的靜電流入地下，減少靜電積累，因此制作汽油桶的材料用金屬比用塑料好，選項(xiàng)B正確；小鳥(niǎo)停在單根高壓輸電線上，兩腳之

18、間的電壓幾乎為零，沒(méi)有電流從小鳥(niǎo)身上通過(guò)，所以小鳥(niǎo)不會(huì)被電死，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；現(xiàn)在的汽車一般都是金屬物件，可以起到靜電屏蔽的作用，使該汽車內(nèi)部基本不受影響，所以呆在汽車?yán)锉却粼谀疚堇镆踩?，選項(xiàng)D錯(cuò)誤【答案】B4(多選)某電容器上標(biāo)有“1.5 F9 V”字樣，則該電容器()A所帶電荷量不能超過(guò)1.5106 CB所帶電荷量不能超過(guò)1.35105 CC所加電壓不應(yīng)超過(guò)9 VD該電容器的擊穿電壓為9 V【解析】電容器上標(biāo)出的電壓為額定電壓，即電容器正常工作時(shí)的電壓，擊穿電壓大于額定電壓，故C對(duì)，D錯(cuò)而由C可得，QCU，當(dāng)電容器兩極板間電壓恰為9 V時(shí)，電容器所帶的電荷量達(dá)到最大值，即Q1.51069 C

19、1.35105 C.【答案】BC5如圖169所示的實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于平行板電容器的充、放電，下列說(shuō)法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：】圖169A開(kāi)關(guān)接1時(shí)，平行板電容器充電，且上極板帶正電B開(kāi)關(guān)接1時(shí)，平行板電容器充電，且上極板帶負(fù)電C開(kāi)關(guān)接2時(shí)，平行板電容器充電，且上極板帶正電D開(kāi)關(guān)接2時(shí)，平行板電容器充電，且上極板帶負(fù)電【解析】開(kāi)關(guān)接1時(shí)，平行板電容器充電，上極板與電源正極相連而帶正電，A對(duì)，B錯(cuò)；開(kāi)關(guān)接2時(shí)，平行板電容器放電，放電結(jié)束后上、下極板均不帶電，C、D錯(cuò)【答案】A6一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對(duì)面積、間距和電荷量不變，在兩極板間插入一電介質(zhì)，其電容C和兩極板間的電勢(shì)差U的變化情況是(

20、)AC和U均增大BC增大，U減小CC減小，U增大DC和U均減小【解析】由C可知，插入電介質(zhì)后，r增大，電容C增大；由U可知U減小，故選B.【答案】B7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，板間場(chǎng)強(qiáng)為E1.現(xiàn)將電容器所帶電荷量變?yōu)?Q，板間距變?yōu)閐，其他條件不變，這時(shí)兩極板間電勢(shì)差為U2，板間場(chǎng)強(qiáng)為E2，下列說(shuō)法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：】AU2U1，E2E1BU22U1，E24E1CU2U1，E22E1DU22U1，E22E1【解析】U1，E1.當(dāng)板間距變?yōu)閐時(shí)，由C可知電容變?yōu)?C，而所帶電荷量也變?yōu)?Q，故U2U1，E222E1，C選項(xiàng)正確【答案】C8有一充電的平行

21、板電容器，兩極板間電壓為3 V，先使它的電荷量減少3104 C，于是電容器兩板間的電壓降為原來(lái)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UU2 V由C，有C F1.5104 F150 F電容器的電容是由本身決定的，與是否帶電無(wú)關(guān)，所以電容器放掉全部電荷后，電容仍是150 F.【答案】150 F150 F9在如圖1610所示的電路中，閉合開(kāi)關(guān)S，用電壓為U的直流電源對(duì)平行板電容器充電，要使電容器兩板間電壓大于U，可采取的辦法為()圖1610A先將S斷開(kāi)，然后將兩板間距離拉大一些B先將兩板間距離拉大一些，然后將S斷開(kāi)C先將兩

22、板正對(duì)面積減少一些，然后將S斷開(kāi)D先將S斷開(kāi)，然后將兩板間距離減小一些【解析】若先斷開(kāi)S，則Q不變化，再將電容器的兩板間距離拉大，C減小，由U知U增大，選項(xiàng)A正確；若先拉大兩板間距離，電壓U不變，再斷開(kāi)S，U仍不變化，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若先將兩板正對(duì)面積減少，電壓U不變，再將S斷開(kāi)，U仍不變化，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若先將S斷開(kāi)，Q不變化，再將兩板間距離減小時(shí)，C增大，由U知U減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤【答案】A10(多選)在如圖1611所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，一帶電平行板電容器的極板A與一靜電計(jì)相接，極板B接地若極板A稍向右移動(dòng)一點(diǎn)，則下列說(shuō)法中正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：】圖1611A靜電計(jì)指針偏角變小B靜電計(jì)指針偏角變大C極板上的電荷量幾乎不變，兩極板間的電壓變大D極板上的電荷量幾乎不變，兩極板間的電壓變小【解析】極板A稍向右移動(dòng)一點(diǎn)，電容器間的距離增大，則由C可知