2020学年高中物理 1.8 电容器与电容 学案（人教版选修3-1）

2020学年高中物理 1.8 电容器与电容 学案（人教版选修3-1）

‎1.8 电容器与电容 学案（人教版选修3-1） ‎ 一、电容器 ‎1．构造：彼此绝缘而又相互靠近的两个________，就构成一个电容器．‎ ‎2．功能：(1)充电：把电容器的两个极板与电源的正负极相连，就能使两个极板上带上____________，这个过程叫做电容器充电．‎ ‎(2)放电：用导线把充电后的电容器的两个极板接通，两个极板上的________就会________，电容器失去了电荷，这个过程叫做放电．‎ ‎3．带电荷量：充电后________的带电荷量的绝对值叫做电容器的带电荷量．‎ 答案　1.导体　2.(1)等量的异种电荷　(2)电荷　中和　3.任意一个极板 二、电容 ‎1．定义：电容器所带的________与电容器两极板间的________的比值，叫做电容器的电容．‎ ‎2．公式表达：C＝____________‎ ‎3．单位：在国际单位制中的单位是：____________.给电容器带上1库仑的电荷量，如果两极板间的电势差是1伏，这个电容器的电容就是____________，即＝1法拉．‎ 符号：F,‎1 F＝‎1 C/V.更小的单位还有____________和______．换算关系：‎1 F＝________μF＝______pF.‎ ‎4．物理意义：表示电容器容纳________的物理量．‎ ‎5．标量：只有大小，没有方向．‎ 答案　1.电荷量Q　电势差U　2.　3.法拉　1法拉　微法　皮法　106　1012　4.电荷本领 三、平行板电容器的电容 理论分析表明，平行板电容器的电容跟两极板的____________成正比，跟两极板间的__________成反比．公式表达成C＝____________，式中k是静电力常量，εr是一个常数，与电介质的性质有关，称为电介质的相对________．‎ 答案　正对面积S　距离d　　介电常数 四、常用电容器 ‎1．从构造上看：可分为________电容器和________电容器．‎ ‎2．额定电压：电容器的外壳上标的是工作电压，也称为额定电压．还有一个电压称为击穿电压，加在电容器上的电压若超过这个值，电介质会被击穿，电容器会损坏．额定电压________击穿电压(填“大于”“等于”或“小于”)．‎ 答案　1.固定　可变　2.小于 一、电容器　电容 ‎[问题情境]‎ 照相机的闪光灯，在不到 s的短暂时间内发出强烈闪光，瞬时电流很大，各种电池都不能承受．在实际中，常常用电容器帮助闪光灯实现它的功能．什么是电容器？它是怎样帮助闪光灯完成它的功能的？‎ ‎1．一个简单的电容器由哪几部分构成？‎ ‎2．什么是电容器的充电和放电？‎ ‎3．电容器的电容是怎样定义的？‎ 答案　1.电容器由两个极板和极板间电介质构成；‎ ‎2．使电容器两个极板分别带上等量异号电荷的过程叫做充电；使两极板上的电荷中和，电容器又不带电了，这个过程叫做放电．‎ ‎3．电容采用了比值定义法，把电荷量Q与两极板间电势差U的比值，定义为电容．‎ ‎[要点提炼]‎ ‎1．电容器所带的电荷量是指____________________________．‎ ‎2．电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电势差的______________，叫做电容器的电容，用C表示电容，则有C＝__________，单位__________，简称__________，符号是__________．‎ 答案　1.任意一个极板所带电荷量的绝对值．‎ ‎2．比值　　法拉　法　F ‎[问题延伸]‎ ‎1．我们不能根据电容的定义式说电容C与Q成正比、与U成反比，电容C由电容器本身的性质决定，与Q、U的大小无关．公式还可表示为C＝.‎ ‎2．“电容就是电容器的简称”，这种说法对吗？‎ 答案　2.电容器是一个元件(或物体)的名称；而电容是一个物理量，描述的是电容器容纳电荷的本领强弱．‎ 二、平行板电容器的电容　常用电容器 ‎[问题情境]‎ 水缸盛水的本领，由水缸本身决定，与水缸是否盛了水无关，与水缸盛水的多少也无关，同样道理，电容表征的是电容器容纳电荷的本领，由电容器本身决定，与电容器是否带电和带电荷量的多少无关．那么电容与电容器本身的哪些因素有关呢？‎ ‎1．静电计和验电器的功能相同吗？‎ ‎2．由演示实验甲、乙、丙得到的结论分别是怎样的？‎ 答案　1.静电计是用来测电势差的仪器，验电器是检验电荷有无的仪器，功能不同．‎ ‎2．甲：根据正对面积S越小，电势差U越大，表示电容C越小．‎ 乙：根据d越大，电势差U越大，表示电容C越小．‎ 丙：插入电介质，电势差U减小，表示电容C增大．‎ ‎[要点提炼]‎ 平行板电容器的电容的决定式C＝.‎ ‎[问题延伸]‎ ‎1．(1)平行板电容器内部是匀强电场，E＝；(2)电容器所带电荷量Q＝CU.‎ ‎2．C＝与C＝的比较：(1)C＝是定义式，对某电容器Q∝U，但不变，该式反映容纳电荷的本领．(2)C＝是决定式，平行板电容器C∝εr，C∝S，C∝，该式反映影响电容大小的因素．‎ 例1　下列关于电容的说法正确的是(　　)‎ A．电容器简称电容 B．电容器A的电容比B的大，说明A所带的电荷量比B多 C．电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器所带的电荷量 D．由公式C＝知，电容器的电容与电容器两极板间的电压成反比，与电容器所带的电荷量成正比 解析　电容器和电容是两个不同的概念，A选项错；由C＝得Q＝CU，可见电容器的电荷量与C和U两个物量有关，所以C大，Q不一定大，B选项错误；电容C的大小与Q、U无关，公式C＝仅能说明Q与U的比值恒定，D选项错误．‎ 答案　C 总结　正确理解电容器、电容这两个不同的物理概念是分析本题的前提和关键．‎ 变式训练1　对于某个给定的平行板电容器，下列图中能够恰当地描述其所带电荷量Q、两极板间电压U、电容C之间相互关系的是(　　)‎ 答案　BCD 解析　因为电容器的电容C与它所带的电荷量Q、两极板间的电压U无关，只跟它本身的形状、两极板间距离、正对面积、两极板间所充的电介质有关，所以凡是表示C随U或Q变化而变化的图线都是错误的．对于给定的电容器，C＝是不变的，反映在Q－U图象上是图线的斜率不变，正确选项为B、C、D.‎ ‎【例2】　如图1所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U，现使B板带正电，则下列判断正确的是(　　)‎ 图1‎ A．增大两极板之间的距离，静电计指针张角变大 B．将A板稍微上移，静电计指针张角将变大 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 解析　电容器上所带电荷量一定，由公式C＝，当d变大时，C变小．再由C＝ 得U变大；当A板上移时，正对面积S变小，C也变小，U变大；当插入玻璃板时，C变大，U变小；当将A板拿走时，相当于使d变得更大，C更小，故U应更大，故选A、B.‎ 答案　AB 变式训练2　将例2中静电计换为接在两极板上的电源：‎ ‎(1)只增大极板间距离，板间场强怎么变化？‎ ‎(2)只减小正对面积S，电容器带电荷量怎么变化？‎ 答案　(1)减小　(2)减少 解析　两极板与电源相连，极板间的电压U不变．‎ ‎(1)由E＝得，增大极板间距离，场强E减小．‎ ‎(2)由C＝知，只减小极板正对面积S，电容C减小，再据Q＝CU可知，电容器带电荷量减少．‎ ‎【即学即练】‎ ‎1．关于电容器的电容C、电压U和所带电荷量Q之间的关系，以下说法正确的是(　　)‎ A．C由U确定 B．C由Q确定 C．C一定时，Q与U成正比 D．C一定时，Q与U成反比 答案　C 解析　电容器的电容C由电容器本身决定，与电压U和所带电荷量Q无关，根据C＝可知，选项C正确．‎ ‎2．对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是(　　)‎ A．将两极板的间距加大，电容将增大 B．将两极板的间距加大，极板所带电荷量将增大 C．将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小 D．将两极板平行错开，使正对面积减小，极板所带电荷量将减小 答案　C 解析　由C＝知，当d增大时，C将减小；当两极板平行错开时，S减小，故C将减小；由Q＝CU可知带电荷量Q与C、U两个量有关，知道C的情况不知U的情况不能确定Q的变化．‎ ‎3．平行板电容器充电后不断开电源，逐渐增大两极板的正对面积，则下列说法正确的是(　　)‎ A．电容器电容将逐渐增大 B．两极板间的电场强度将逐渐增大 C．两极板间电压将保持不变 D．两极板所带的电荷量不变 答案　AC 解析　若电容器与电源连接不断开，则两极板间电势差恒定，两极板间距离也不变，故场强大小也不变；而电容器电容随着正对面积的增大而增大，极板所带的电荷量随着电容增大也增大．‎ ‎4．有一充电的平行板电容器，两板间电压为3 V，使它的电荷量减少3×10－‎4C，于是电容器两极板间的电压降为原来的，此电容器的电容是多少？电容器原来的带电荷量是多少？‎ 答案　150 μF　4.5×10－‎‎4C 解析　由C＝＝＝1.5×10－‎4F＝150 μF 由Q＝CU可知　Q＝1.5×10－4×‎3 C＝4.5×10－‎4C.‎