第2章 第1节 电容器与电容-2021-2022学年新教材高中物理必修第三册【名师导航】同步Word教参(粤教版)

第一节　电容器与电容 学习目标：1.[物理观念]知道电容器的概念，认识常见的电容器。　2.[科学探究]了解电容器的充、放电现象。　3.[科学思维]理解电容的定义式并能进行有关计算。　4.[科学探究]知道平行板电容器的决定因素。　5.[科学思维]会分析、解决平行板电容器的两类问题。 一、识别电容器 1．电容器由两个互相靠近、彼此绝缘的导体组成，电容器的导体间可以填充绝缘物质。 2．常见电容器有：陶瓷电容器、薄膜电容器、铝电解电容器、钽电解电容器、微调电容器、调谐电容器。 二、电容器的充放电 1．充电：使电容器的两极板上带等量异种电荷的过程。每个极板所带电量的绝对值称为电容器所带的电量。 2．放电：使电容器两极板上的电荷中和的过程。电场能在放电过程中转化成其他形式的能量。 三、电容器的电容 1．定义：电容器所带的电量Q与电容器两极板间的电压U之比。 2．定义式：C＝。 3．单位：电容的国际单位是法拉，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压为1 V时电容器所需要的电量。 四、决定电容的因素 1．由于平行板电容器的电容与多种因素有关，故可以采取控制变量法探究。 2．平行板电容器 (1)平行板电容器的电容C跟两极板的正对面积S成正比，与两极板间的距离d成反比，并与两极板间插入的电介质有关。 (2)公式：C＝。εr是一个常数，与电介质的性质有关。 1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)电容器的电容跟它的带电荷量成正比。 (×) (2)对于确定的电容器，它所充的电荷量跟它两极板间电压的比值保持不变。 (√) (3)将平行板电容器两极板的间距加大，电容将增大。 (×) (4)将平行板电容器两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小。 (√) (5)在平行板电容器极板间插入电介质，电容将增大。 (√) 2．(多选)有一个空气平行板电容器，极板间相距d，正对面积为S，充以电荷量Q后，两极板间电压为U，为使电容器的电容加倍，可采用的办法是(　　) A．将电压变为 B．将带电荷量变为2Q C．将极板间的距离变为 D．两板间充满介电常数为2的电介质 CD　[电容器的电容与电容器极板上的电荷量、电压无关，所以选项A、B不正确；根据公式C＝，可以知道选项C、D正确。] 3．(多选)对于给定的电容器，描述其电容C、电荷量Q、电压U之间的相应关系的图像正确的是(　　) BC　[对于一个给定的电容器，电容是确定的，不会随电荷量、电压的改变而改变；由电容的定义式可以知道，电荷量跟电容器两端的电压成正比，因而是过坐标原点的一条直线。选项BC正确。] 对电容器、电容的理解 (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，使电容器放电，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？ 提示：(1)充电过程中电源内的化学能转化为电容器内的电场能；放电过程中电容器的电场能转化为电路的内能。 (2)增大　不变 1．电容器是一个仪器，而电容是一个物理量，电容表征了电容器容纳电荷的本领，其数值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。 2．电容由电容器本身的构造决定，与Q、U无关。由公式C＝知，影响电容器电容大小的因素是电介质的相对介电常数εr、电容器两极板的正对面积S和两极板间的距离d。 3．C＝的比较与C＝ C＝不变，反映电容器容纳电荷本领的大小；是电容的定义式，对某一电容器来说，Q∝U但C＝ C＝，反映了影响电容大小的因素。 是电容器电容的决定式，C∝εr，C∝S，C∝ 【例1】　一个平行板电容器，使它每板电荷量从Q1＝3×10－5 C增加到Q2＝3.6×10－5 C时，两板间的电势差从U1＝10 V增加到U2＝12 V，这个电容器的电容多大？如要使两极板电势差从U1＝10 V降为U2′＝6 V，则每板需减少多少电荷量？ [解析]　电荷量的增加量和电势差的增加量分别为 ΔQ＝Q2－Q1＝3.6×10－5 C－3×10－5 C＝6×10－6 C ΔU＝U2－U1＝12 V－10 V＝2 V 根据电容的定义，它等于每增加1 V电势差所需增加的电荷量，即C＝ F＝3×10－6 F＝3 μF＝ 要求两极板间电势差降为6 V，则每板应减少的电荷量为ΔQ′＝CΔU′＝3×10－6×(10－6) C＝1.2×10－5 C。 [答案]　3 μF　1.2×10－5 C 求解电容器的电容的两点注意 (1)电容器的电容可以根据C＝求出，但电容器的电容是电容器的属性，与电容器所带电荷量Q以