第2章 第4节 电容器 电容-2021-2022学年高中物理选修3-1【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第4节　电容器　电容 [学习目标]　1.知道电容器的概念，理解电容的定义。(物理观念)2.掌握定义式C＝的物理意义。(科学思维)3.通过实验探究平行板电容器的构造及电容的决定因素，并会用定义式和决定因素解决问题。(科学方法) 一、电容器 1．电容器：两个彼此绝缘又相距很近的导体，就可以看成一个电容器。常见的最简单的电容器是平行板电容器。 2．电容器的充、放电现象 电容器充电 电容器放电 两极板分别带上等量异种电荷 两极板上电荷互相中和 有瞬时的充电电流流向正极板 有瞬时的放电电流流向负极板 两极板间形成电场储存电能 两极板间失去电场，电能转化为其他形式的能 3.电容 (1)定义：电容器所带的电荷量Q与两极板间电势差U的比值。 (2)公式：C＝，又可表示为C＝。 (3)单位 ①国际单位：法拉，符号：F。 ②常用单位：微法(μF)，皮法(pF)。 ③单位关系：1 F＝106μF＝1012pF。 4．平行板电容器 (1)决定电容的因素：平行板电容器的电容C与正对面积S成正比，与极板间的距离d成反比，与极板之间电介质的介电常数ε成正比。 (2)计算式：C＝。真空中时：C＝。 二、电容器的分类及应用 1．电容器的分类 (1)按电介质分：空气电容器、云母电容器、纸质电容器、陶瓷电容器、涤纶电容器、电解电容器等。 (2)按电容是否可变分：可变电容器和固定电容器。 2．应用：照相机的电子闪光灯，测量水位，高能物理实验或工程，驻极体话筒等。 3．额定电压：电容器安全工作时电压的上限。 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)电容器和电容是一回事。 (×) [提示]　电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量。 (2)电容为C的电容器所带电荷量为Q，若电荷量增大为2Q，则电容变为2C。 (×) [提示]　电容器的电容与所带电荷量无关。 (3)电容器的一个极板带正电荷，另一极板带等量负电荷，其带电荷量指的是一个极板上电荷量的多少。 (√) (4)平行板电容器的S、d变大时，其电容变大。 (×) [提示]　S、d变大时，电容可能变大、可能变小，也可能不变。 (5)C＝中ε是相对介电常数，空气的相对介电常数约为1。 (√) 2．(多选)下列关于电容器的叙述正确的是(　　) A．电容器是储存电荷和电能的容器 B．任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，就组成了电容器 C．电容器所带的电荷量是指两个极板所带电荷量的绝对值之和 D．电容器的充电过程是将其他形式的能转化成电容器的电能并储存起来 ABD　[电容器是任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体组成的能够储存电荷和电能的装置，与导体是否带电无关，故选项A、B正确；电容器所带电荷量是指一个极板所带电荷量的绝对值，故选项C错误；电容器的充电过程是将其他形式的能转化为电能并储存起来，故选项D正确。] 3．(多选)如图所示的各图描述的是对给定的电容器充电时其电荷量Q、电势差U、电容C之间相互关系的图象，其中正确的是(　　) A　　　　B　　　　C　　　　D CD　[电容器的电容是由电容器本身属性决定的，与电容器所带电荷量Q的大小和两极板间的电势差U的大小无关，不能认为C与Q成正比，与U成反比，故选项D正确，A、B错误。而C图表示电容器所带电荷量与极板间的电势差成正比，其比值即电容器的电容，故选项C正确。] 对电容器和电容的理解 1.电容器的充放电过程 充电过程 放电过程 电流流向 电流变化 减小 减小 极板电荷量 增加 减小 板间电场 增强 减弱 结果 (1)板间电压与电源相同 (2)两极板带等量异种电荷 (1)板间电压为零 (2)极板电荷中和 2.对电容的定义式C＝的理解 (1)电容由电容器本身的构造决定 电容器的电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量，用比值C＝来定义，但电容的大小与Q、U无关，是由电容器本身的构造决定的。 (2)通过Q ­U图象理解，如图所示，Q ­U图象是一条过原点的直线，其中Q为一个极板上所带电荷量的绝对值，U为两板间的电势差，直线的斜率表示电容大小。因而电容器的电容也可以表示为C＝，即电容的大小在数值上等于两极板间的电压增加(或减小)1 V所增加(或减小)的电荷量。 【例1】　一个平行板电容器，使它每个极板的电荷量从Q1＝30×10－6 C增加到Q2＝36×10－6 C时，两板间的电势差从U1＝10 V增加到U2。 (1)这个电容器的电容多大？ (2)U2为多少？ (3)如要使两极板电势差从10 V降为U2′＝6 V，则每板需减少多少电荷量？ 思路点拨：根据电容的定义C＝＝计算。 [解析]　(1)电容器的电容 C＝＝ F＝3×10－6 F＝3 μF。 (2)因为电容器的电容不变 所以U2＝＝ V＝12 V。 (3)根据电容的定