第8课时电容器的电容

1第8课时电容器的电容教材分析电容器是一种重要的电学元件，有着广泛的应用．学生已经学习了研究电容器需要涉及的电势差、电场强度、电荷量等物理量，所以，本节教学的核心是应用静电场的有关知识研究电容器．如何培养学生应用所学知识解决新问题的能力，在这里应该有所体现．电容的概念是本节的重点，也是难点．电容又是一个用比值定义的物理量，引出这一比值的关键，是要让学生知道电容器所带的电荷量与两极板间的电势差成正比，其比值反映电容器本身的性质．影响平行板电容器电容大小的因素是本节内容的又一难点，做好教材中的演示实验是突破难点的好办法．课标解读1.知道电容器的概念，认识常见的电容器，通过实验感知电容器的充、放电现象．2.理解电容的概念及定义方法，掌握电容的定义公式、单位，并会应用定义式进行简单的计算．3.通过实验了解影响平行板电容器电容大小的因素，了解平行板电容器的电容决定公式，知道改变平行板电容器的电容大小的方法．导学过程展示实物电容器导入新课→实验演示电容器充、放电现象→比值法定义电容→控制变量法定性说明平行板电容器的电容取决于哪些因素→展示常用电容器→巩固练习．新课导入教师展示实物电容器，提出问题：电容器是一种重要电学元件，它的结构和功能是怎样的？引入新课．温故知新1.匀强电场：相距很近的一对带等量异号电荷的平行金属板，它们之间的电场除边缘外可看做匀强电场．2.电势差与电场强度的关系：在匀强电场中U＝Ed.新知梳理1.电容器(1)定义：两个彼此________又相互靠近的________都可看做电容器．(2)电容器的充电与放电①充电：把电容器的一个极板与电池的正极相连，另一个极板与电池的负极相连，两个极板就带上了________，这个过程叫充电．充电时有短暂的________，充电结束时，电容器所在电路中无电流，电容器两极板电势差等于________．②放电：把充电后的电容器两极板用导线相连，两极板上电荷________，电容器不再带电，这个过程叫放电．放电时电流从电容器________极板通过电路流向________极板，有短暂的放电电流，电容器放电时相当于________．(3)带电量：充电后的电容器两极板带等量异种电荷，分布在________，电容器所带电荷量指________的绝对值．2.电容(1)定义：电容器所带________与两极板间________的比值叫电容．(2)定义式：________.(3)单位：法拉(F)1F＝________μF＝________pF.3.平行板电容器的电容(1)平行板电容器的电容的决定因素平行板电容器的电容C与平行板的正对面积S，极板间充满的________成正比，和极板间的________成反比．公式(决定式)为________．(2)由于平行板电容器的极板间距d，极板正对面积S或电介质εr变化而引起电容器C、Q、U、E变化的分析方法①电容器保持与电源连接，则________保持不变；电容器充电后，断开电源________不变．②由公式C＝εrS4πkd确定________的变化．③由C＝QU的关系判定______或______变化．④由E＝Ud确定两极板间________的变化．小试身手1.下列说法中正确的是()A.任何两个靠得很近的彼此绝缘的导体都构成了电容器，与是否带电无关B.电容器是盛放电荷和电能的仪器，只有带电的电容器才能称为电容器C.电容器的带电量为8C，说明每个极板的带电量为4CD.电容器的带电量为8C，说明每个极板的带电量的绝对值为8C2.根据电容的定义式C＝QU可知()A.电容器的电容越大，则电容器所带电荷量就越多B.电容器两极之间电压越大，电容越小C.电容器的电容与电荷量成正比，与电势差成反比D.电容器的电容不随电荷量及两板间电势差的变化而变化3.平行板电容器的电容为C，带电量为Q，板间距离为d，若在两板的中点处放一电荷q，则它所受电场力的大小为()A.k2QqCdB.k4QqCC.QqCdD.2QqCd探究讨论静电计为什么能测量出电容器两极板的电势差，而又保证电容器的电量几乎是不变的？讲练课堂一、电容器1.基本结构：由两块彼此绝缘互相靠近的导体组成．2.带电特点：两板电荷等量异号，分布在两板相对的内侧．电容器所带的电量是指一个极板所带电量的绝对值．3.板间电场：板间形成匀强电场(不考虑边缘效应)，场强大小E＝Ud，方向始终垂直板面．4.当电容器充电时有充电电流，充电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器两极板间电压与充电电压相等；放电的过程实际上就是电容器极板上的正、负电荷中和的过程，当放电结束后，电路中无电流．5.电容：电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量．电容在数值上等于使两极间的电势差为1V时电容器所带的电荷量，需要的电荷量多，表示电容器的电容大．在电容器两极板间的电势差相同的情况下，电容越大的电容器极板上所带的电荷量越大．例1电容器是一种常用的电子元件．对电容器认识正确的是()A.电容器的电容表示其储存电荷能力B.电容器的电容与它所带的电量成正比C.电容器的电容与它两极板间的电压成正比D.电容的常用单位有μF和pF,1μF＝103pF2点拨C＝QU是电容的定义式，也是计算电容的一种方法，但Q、U不是C的决定因素．反馈平台1.有一个电容器原来已带电，电容为C＝100μF.如果使两极板间的电势差增加20V，求电容器上增加的电量．二、平行板电容器的电容关于平行板电容器的动态变化问题．1.平行板电容器连接在电源两端时，电容器的d、S、εr发生变化，将引起电容器的C、Q、U、E变化．由于电容器始终接在电源上，因此两板间电势差U保持不变．由C＝εrS4πkd可知C随εr、S、d变化而变化．由Q＝UC＝εrUS4πkd可知Q也随εr、S、d变化而变化．由E＝Ud知，E随d的变化而变化．2.平行板电容器充电后，切断与电源的连接，电容器的d、εr、S变化，将引起C、Q、U、E的变化(Q保持不变)．由C＝εrS4πkd知，C随εr、S、d变化而变化．由U＝QC＝QεrS4πkd＝4πkdQεrS知，U随d、εr、S的变化而变化．由E＝Ud＝QCd＝QεrSd4πkd＝4πkQεrS知，E随εr、S变化而变化．例2平行板电容器的电容C，两极板间电压U，两板间场强E和带电荷量Q，在下列情况下怎样变化？(1)保持两板与电源相连，只增大两板间的距离，则C_______，U_______，Q_______，E_______.(2)给电容器充电后与电源断开，再减小电容器极板间距离，则C________，U________，Q________，E________.点拨本题考查平行板电容器的动态变化.反馈平台2.(2010·南京检测)如图所示的电路中，闭合开关S，电容器的两极板和电源的正负极相连，下列说法正确的是()A.两极板的正对面积减小，则电容器所带的电量变大B.两极板的正对面积减小，则两极板间的场强变大C.两极板间的距离减小，两极板间的场强变大D.两极板间插入电介质，则两极板间的场强变大三、有关静电计指针张角问题解答有关静电计问题的方法：静电计本身也是电容器，但静电计容纳电荷的本领很弱，即电容很小，带电的电容器与静电计相连时，来判断电容器两极板间的电势差大小，即看静电计指针偏转的大小，两极板间的电势差大，则静电计的张角大，两极板间的电势差小，则静电计的张角小．解决这类问题的出发点是电容器的极板上所带的电荷量保持不变．例3如图所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极之间的电势差U，现使B板带电，则下列判断正确的是()A.增大两极板之间的距离，指针张角变大B.将A板稍微上移，静电计指针张角变大C.若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大D.若将A板拿走，则静电计指针张角变为零点拨解答电容器动态变化问题，先确定是电压不变还是电荷量保持不变，再用公式C＝εrS4πkd和C＝QU等进行分析．反馈平台3.如图所示，在利用静电计研究平行板电容器的电容与哪些因素有关的实验中，下面哪些叙述符合实验观察到的结果()A.B板向左平移，静电计指针张角变小B.B板向上平移，静电计指针张角变大C.B板不动，在A、B间插入一块绝缘板，静电计指针偏角变大D.B板不动，在A、B间插入一块金属板，静电计指针偏角变大误区警示分析平行板电容器的动态变化问题，应首先根据电容器结构的变化情况判断电容器的电容变化情况，并结合题意看电容器的电量，极板间的电压如何变化，然后运用匀强电场的电势差与场强的关系等物理规律进行推理判断．【例】如图所示，平行板电容器A板带正电，并与静电计金属球相连，B板接地，静电计指针张开一定角度，以下说法正确的是()A.B板向上移，静电计张角减小B.B板向右移，静电计张角减小C.极板间插入玻璃板，静电计张角减小D.使A板放走部分电荷，静电计张角减小错解AB剖析首先要搞清楚电路的结构，明确静电计测量的是电容器两极间的电压；再次是要明确电容器的电压不变还是带电荷量不变，然后根据题设条件运用相应的公式进行讨论，确定选项．当B板上时，极板正对面积S减小，由公式C＝εrS4πkd知电容C减小，因电容器与电源是断开的，电容器带电荷量Q不变，由U＝QC得U增大，静电计的张角变大，选项A错误．当B板右移时，极板间距d减小，可知C增大，U减小，静电计的张角变小，选项B正确．极板间插入玻璃板，介电常数εr增大，从而电容C增大，U减小，选项C正确．当A板放走部分电荷，极板的带电荷量Q减小，而C不变，故U减小，选项D正确．正解BCD同步测试【基础巩固轻松过关】1.对给定的电容器，如图是描述电容C、带电荷量Q、3电势差U之间的相互关系的图线，正确的是()2.某一电容器标注的是“300V5μF”，对此以下说法中正确的是()A.该电容器可在300V以下电压时正常工作B.该电容器只能在300V电压时正常工作C.电压是200V时，电容仍是5μFD.使用时只考虑工作电压，不必考虑电容器的引出线与电源的哪个极相连3.如图是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路，在增大电容器两极板间距离的过程中()A.电阻R中没有电流B.电容器的电容变小C.电阻R中有从a流向b的电流D.电阻R中有从b流向a的电流4.(改编题)如图所示，在开关S闭合时，质量为m的带电液滴处于静止状态，下列判断正确的是()A.开关S断开，极板电荷量将减少，电压降低B.开关S断开，极板间距离减小，则极板间电荷量减少C.开关S断开，极板间距离减小，则极板间电压减小D.开关S断开，极板间距离减小，则带电液滴向上运动5.传感器是一种采集信息的重要元件，如图所示是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，可使膜片发生形变引起电容的变化．将电容器、灵敏电流计和电源串接成闭合电路，那么()A．当F向上压膜片电极时，电容将减小B.当F向上压膜片电极时，电容将增大C.若电流计有示数，则压力F发生变化D.若电流计有示数，则压力F不发生变化【考题试练锋芒初显】6.(2010·福州模拟)两块水平放置的平行金属板，带等量异种电荷，一个带电油滴恰好悬浮在平行板间，如果使油滴产生大小等于12g的加速度，两极板电荷量应是原来的()A.2倍B.12倍C.32倍D.23倍7.(2010·全国理综)用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图)．设两板正对面积为S，极板间的距离为d.静电计指针偏角为θ.实验中，极板所带电荷量不变，若()A.保持S不变，增大d，则θ变大B.保持S不变，增大d，则θ变小C.保持d不变，减小S，则θ变小D.保持d不变，减小d，则θ不变8.(2010·合肥测试)如图所示，水平放置的平行板电容器间形成匀强电场，两极板间距为d，一带负电的微粒从上极板M的边缘以初速度v0射入，沿直线从下极板N的边缘射出，已知微粒的电荷量为q，质量为m，下列说法中正确的是()A.微粒运动的加速度为零B.微粒的电势能减小了mgdC.两极板间的电势差为mgd/qD.M板的电势高于N板的电势9.图为电容器C与电压为U的电源连接成的电路．当开关K与1接通，电容器A板带