专题1.8 电容器的电容（导学案）-2019-2020学年上学期高二物理同步精品课堂（人教版选修3-1）

人教版 物理选修3-1第一章《静电场》 第八节 电容器的电容 导学案 【学习目标】 1.知道电容器的概念和平行板电容器的主要构造. 2.理解电容的概念及其定义式. 3.掌握平行板电容器电容的决定式，并能用其讨论有关问题． 【自主预习】 一、电容器 1．电容器：储存电荷和电能的装置．任何两个彼此_____又相距很近的________，都可以看成一个电容器． 2．电容器的充放电 (1)充电：把电容器的两极板分别与电池组的两极相连，两个极板分别带上等量的_______电荷的过程，充电过程中，由电源获得的________储存在电容器中． (2)放电：用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷________的过程，放电过程中，________转化为其他形式的能量． 二、电容 1．定义：电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的_________的比值． 2．定义式：_________ 3．单位：电容的国际单位是________，符号为F，常用的单位还有微法和皮法，1 F＝106 μF＝1012 pF. 4．物理意义：电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，在数值上等于使两极板间的电势差为_____时电容器需要带的电荷量． 三、平行板电容器 1．结构：由两个平行且彼此_______的金属板构成． 2．电容的决定因素：电容C与两极板间电介质的相对介电常数εr成_______，跟极板的正对面积S成______，跟极板间的距离d成_______ 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． 四、常用电容器 1．分类：从构造上看，可以分为__________和___________两类． 2．电容器的额定电压和击穿电压： (1)额定电压：电容器能够_________________时的电压． (2)击穿电压：电介质不被__________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． 【问题探究】 一、电容器　电容 【阅读教材思考并回答下列问题】 　(1)把电容器的两个极板分别与电源两极相连，对电容器进行充电，该过程中能量是如何转化的？当把电容器两极相接，对电容器进行放电，该过程中能量是如何转化的？ (2)当电容器的带电荷量增加时，电容器两极板间的电势差如何变化？带电荷量Q和板间电势差U的比值是否发生变化？ 【知识深化】 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． 【例1】(多选)下列关于电容的说法正确的是(　　) A．电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量 B．电容器A的电容比B的大，说明A的带电荷量比B多 C．电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器需要带的电荷量 D．由公式C＝知，若电容器两极间电压为10 V，极板带电荷量为2×10－5 C．则电容器电容大小为5×105 F 【例2】有一充电的电容器，两板间的电压为3 V，所带电荷量为4.5×10－4 C，此电容器的电容是多少？将电容器的电压降为2 V，电容器的电容是多少？所带电荷量是多少？ 二、平行板电容器 【实验探究：课堂观察视频】　 平行板电容器由两块平行放置的金属板组成．利用平行板电容器进行如下实验： (1)如图所示，保持Q和d不变，减小两极板的正对面积S，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C＝，分析电容C的变化． (2)如图所示，保持Q和S不变，增大两极板间的距离d，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C＝，分析电容C的变化． (3)如图所示，保持Q、S、d不变，插入电介质，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C＝，分析电容C的变化． 【知识深化】 1．C＝与C＝的比较 (1)C＝是电容的定义式，对某一电容器来说，Q∝U 但C＝不变，反映电容器容纳电荷本领的大小； (2)C＝是电容的决定式，C∝εr，C∝S，C∝，反映了影响电容大小的因素． 2．平行板电容器动态问题的分析方法 抓住不变量，分析变化量，紧抓三个公式： C＝、E＝和C＝ 3．平行板电容器的两类典型问题 (1)平行板电容器始终连接在电源两端：电势差U不变．由C＝∝可知C随d、S、εr的变化而变化． 由Q＝UC＝U·，可知，当U不变时，Q也随d、S、εr的变化而变化． 由E＝∝可知，当U不变时，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：电荷量Q保持不变．由C＝∝可知C随d、S、εr的变化而变化． 由U＝＝∝可知，当Q不变时，U也随d、S、εr