第十章 4 第1课时 电容器的电容（教师用书）-2022-2023学年高二新教材物理必修第三册【勤径学升·同步练测】（人教版）

第1课时　电容器的电容 学习目标 核心素养 1．知道什么是电容器及电容器的主要构造。 2．理解电容的概念及其定义式。 3．了解电容器充电和放电现象及能量转换。 4．通过探究得出平行板电容器电容的影响因素，会应用平行板电容器的电容公式分析有关问题。 [对应学生用书第40页] 一、电容器 1．电容器：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，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异种电荷的过程，充电过程中，由电源获得的能量储存在电容器中。 (2)放电：用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷中和的过程，放电过程中，电容器把储存的能量通过电流做功转化为其他形式的能量。 二、电容 1．定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板之间的电势差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势差为1 V时电容器需要带的电荷量。 5．击穿电压与额定电压 (1)击穿电压：电介质不被击穿时加在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，电容器就会损坏。 (2)额定电压：电容器外壳上标的电压，也是电容器正常工作所能承受的最大电压，额定电压比击穿电压低。 三、平行板电容器 1．结构：由两个平行且彼此绝缘的金属板构成。 2．电容的决定因素：电容C与两极板间电介质的相对介电常数εr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，k为静电力常量。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：分为固定电容器和可变电容器两类。 2．固定电容器有：聚苯乙烯电容器、电解电容器等。 3．可变电容器由两组铝片组成，固定的一组叫定片，可动的一组叫动片。转动动片，两组铝片的正对面积发生变化，电容随着变化。 1．判断下列说法的正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。 (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)电容器是储存电荷和电能的容器，只有带电的容器才称为电容器。(×) (4)其他条件不变时，平行板电容器的电容随极板正对面积的增大而增大。(√) (5)其他条件不变时，平行板电容器的电容随极板间距离的增大而增大。(×) (6)任何电介质的相对介电常数都大于1。(√) 2．某平行板电容器充电后所带电荷量为Q＝2×10－6 C，两板间的电压U＝4 V，则该电容器的电容为____________ F，若只将该电容器的板间距离增大，电容器的电容将____________，若只将两极板错开，使极板正对面积减小，电容器的电容将____________。 答案　5×10－7　减小　减小 [对应学生用书第41页] 要点一　电容器及电容 (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．C＝是电容的定义式，由图像也可得出C＝。 2．电容器的电容取决于电容器本身，与电容器所带的电荷量Q以及电势差U均无关。 3．C＝与C＝的比较 项目 C＝ C＝ 公式类别 定义式 决定式 适用范围 所有电容器，Q∝U，即＝C不变，反映了电容器容纳电荷的本领 平行板电容器，C∝εr，C∝S，C∝，反映了平行板电容器的决定因素 联系 电容器容纳电荷的本领，即电容的大小可以由来量度，但决定因素是电容器本身，如平行板电容器的εr、S、d等因素 提醒　C＝＝，电容器的电容在数值上等于两极板上每升高(或降低)单位电压时增加(或减少)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，问： (1)这个电容器的电容为多大？ (2)U2为多少？ (3)如果使两极板电势差从10 V降为U2′＝6 V，则每板需减少多少电荷量？ [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)根据电容的定义，它等于每增加(或减少)1 V电势差所需增加(或减少