第一章 第8节 电容器的电容（讲解课件）-2019-2020学年高中物理选修3-1【优化探究】同步导学案（人教版）

第8节　电容器的电容 学习目标 素养提炼 1.知道电容器的概念，认识常见的电容器，了解电容器的充、放电现象． 2.理解电容的概念，掌握电容的定义式、单位，并能应用定义式进行简单的计算． 3.了解平行板电容器的电容公式，知道改变平行板电容器电容大小的方法. 2个公式——电容的定义式和决定式 2个前提——电容器的动态分析时U不变或Q不变 授课提示：对应学生用书第25页 一、电容器 1．电容器 两个彼此绝缘又相距很近的导体，组成一个电容器． 2．充、放电过程 　　　　过程内容 充电过程 放电过程 定义 使电容器带电的过程 中和掉电容器所带电荷的过程 方法 将电容器的两极板与电源的两极相连 用导线将电容器的两极板接通 场强变化 极板间的场强变大 极板间的场强变小 能量转化 其他能转化为电场能 电场能转化为其他能 二、电容 1．定义 电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，公式为C＝. 2．物理意义 表示电容器容纳电荷本领的大小． 3．单位 在国际单位制中是法拉(F)． 1 F＝1 C/V,1 F＝106 μF＝1012 pF. [思考] 　(1)如何理解“同一个电容器，比值是一个常量”及“电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量”？ (2)如图所示，柱形水容器中的水量V与水深H的比值表示的是水容器的哪个量？同一个水容器，比值是常量还是变量？不同的水容器，比值是否相同？比值越大，容器容纳水的本领是越大还是越小？ (3)将电容器与柱形水容器进行类比，则电荷量Q、电势差U、电容C分别类比于水容器的哪个量？ 将电容器与柱形水容器进行类比 提示：(1)是与Q、U无关的量，由电容器本身决定．U一定，C越大，Q越大． (2)是水容器的底面积，是一个常量．不同的水容器一般不同．比值越大，容器容纳水的本领越大． (3)分别类比于水容器的容积、高度差和底面积． 三、平行板电容器的电容、常用电容器 1．平行板电容器 (1)结构 由两个相互平行且彼此绝缘的金属板构成． (2)电容的决定因素 电容C与两极板间的相对介电常数成正比，跟极板的正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比． (3)电容的决定式 C＝，εr为电介质的相对介电常数． 当两极板间是真空时，C＝，式中k为静电力常量． 2．常用电容器 (1)分类 (2)电容器的额定电压和击穿电压 ①额定电压：电容器能够长期正常工作时的电压． ②击穿电压：电介质被击穿时在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，则电容器就会损坏． [判断辨析] 　(1)公式C＝不能适用于平行板电容器．(×) (2)任何电介质的相对介电常数都大于1.(√) (3)根据公式Q＝CU可知，只要在电容器上加上足够大的电压，电容器就可以容纳足够多的电荷．(×) 授课提示：对应学生用书第26页[来源:学*科*网Z*X*X*K] 要点一　 电容器　电容 　按如图所示电路连接好器材，使开关S先后接触a、b，观察电流表指针的偏转情况． (1)当S先后接a和接b时，会观察到电流表指针的偏转情况是怎样的呢？ (2)电容器是如何充放电的？充放电过程中电容器的电荷量、板间电压、板间电场强度各发生怎样的变化？怎样从能量的角度理解电容器的充电和放电？[来源:Zxxk.Com] 答案：(1)指针偏转方向相反． (2)电容器充电是把电容器的两个极板与电源两极相连，使两极板分别带上等量异号电荷；放电是用导线与电容器两极板相连，使两极板上的电荷发生中和．充电过程电容器的带电量、板间电压、板间电场强度均增大；放电过程电容器的带电量、板间电压、板间电场强度均减小．电容器的充放电过程是电能和电场能的相互转化． 1．电容器的充电过程，电源提供的能量转化为电容器的电场能；电容器的放电过程，电容器的电场能转化为其他形式的能． 2．电容器的充、放电过程中，电路中有充电、放电电流，电路稳定时，电路中没有电流． 3．C＝是电容的定义式．电容器的电容决定于电容器本身，与电容器的电荷量Q以及电势差U均无关． 　有一充电的平行板电容器，两板间电压为3 V，现使它的电荷量减少3×10－4 C，于是电容器两板间的电压降为原来的，此电容器的电容是多大？电容器原来的带电荷量是多少？若电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容是多大？ [解析]　电容器两极板间电势差的变化量为 ΔU＝(1－)U＝×3 V＝2 V 由C＝，得C＝ F＝1.5×10－4 F 设电容器原来的电荷量为Q，则 Q＝CU＝1.5×10－4×3 C＝4.5×10－4 C 电容器的电容是由本身性质决定的，与是否带电无关，所以电容器放掉全部电荷后，电容仍然是150 μF. [答案]　1.5×10－4 F　4.5×10－4 C　1.5×10－4 F [易错提醒] 求解电容器电容的两点