第4节 电容器的电容-2022-2023学年高一物理同步精品备课教案（人教版2019必修第三册）

第4节　电容器的电容（学案） 学习目标　 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.会应用平行板电容器的电容公式分析有关问题. 一、电容器 1.基本构造：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.充电、放电：使电容器两个极板分别带上等量异种电荷，这个过程叫充电.使电容器两极板上的电荷中和，电容器不再带电，这个过程叫放电. 3.从能量的角度区分充电与放电：充电是从电源获得能量储存在电容器中，放电是把电容器中的能量转化为其他形式的能量. 4.电容器的电荷量：其中一个极板所带电荷量的绝对值. 二、电容 1.定义：电容器所带电荷量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之间的电势差为1 V时，电容器所带的电荷量. 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：电容器外壳上标的工作电压，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、平行板电容器的电容 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＝. 四、常用电容器 1.分类：从构造上看，可以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，固定的一组铝片叫定片，可以转动的一组铝片叫动片.转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容就随着改变. 一、电容器　电容 导学探究　(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？ 例1 对于某一电容器，下列说法正确的是(　　) A.电容器所带的电荷量越多，电容越大 B.电容器两极板间的电势差越大，电容越大 C.电容器所带的电荷量增加一倍，两极板间的电势差也增加一倍 D.电容器两极板间的电势差减小到原来的，它的电容也减小到原来的 针对训练1　(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之间相互关系的图像，其中正确的是(　　) 针对训练2　有一充电的平行板电容器，两板间的电势差为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势差降为原来的，则此电容器的电容是多大？电容器原来带的电荷量是多少？若将电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容是多大？ 二、平行板电容器 导学探究　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. 例2 (多选)如图所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U，现使B板带电，则下列判断正确的是(　　) A.增大两极板间的距离，静电计指针张角变大 B.将A板稍微上移，静电计指针张角变大 C.若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大 D.若将A板拿走，则静电计指针张角变为零 针对训练1　平行板电容器和电源、电阻、开关串联，组成如图所示的电路.接通开关K，给电容器充电，则(　　) A.保持K接通，减小两极板间的距离，则两极板间的电场强度减小 B.保持K接通，在两极板间插入一块铝板，则两极板间的电场强度增大 C.充电结束后断开K，减小两极板间的距离，则两极板间的电压增大 D.充电结束后断开K，在两极板间插入一块电介质，则两极板间的电压增大 针对训练2　如图所示，平行板电容器与电压恒定的直流电源连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可被忽略.一带负电油滴被固定于电容器中的P点，现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则(　　) A.平行板电容器的电容将变大 B.静电计指针张角变小 C.带