10.4电容器的电容（学案一）-2023-2024学年高二物理素养提升学案（人教版2019必修第三册）

高中物理必修三素养提升学案 第10章 静电场中的能量 第4节　电容器的电容 【学习目标】 1.知道什么是电容器,观察认识常见电容器的构造。 2.理解电容概念及其定义方法,掌握电容的定义公式、单位,并会用来进行有关的计算。 3.了解平行板电容器的电容公式,知道改变平行板电容器的电容大小的方法。 【科学素养要求】 1. 物理观念 (1)理解电容的概念，知道电容的单位。 (2)了解电容器的类型、特性及作用。 2. 科学思维 (1)通过实验，观察电容器在充、放电过程中电流与电压变化，分析电荷量变化及能量变化情况。 (2)了解影响平行板电容器电容大小的因素。 3. 科学探究 通过实验探究电容器两极板间电势差与所带电荷量关系和用物理量之比定义电容的过程。 4. 科学态度与责任 养成观察、比较、归纳、分析的良好习惯。 【自主预习】 一、电容器 1.组成:由两个彼此　　　　又相距很近的导体组成。  2.带电荷量:一个极板所带电荷量的　　　　。  3.电容器的充、放电 (1)充电:使电容器带电的过程,充电后电容器两极板带上等量的　　　　　,电容器中储存　　　　　;  (2)放电:使充电后的电容器　　　　　的过程,放电过程中　　　　　转化为　　　　　　　。  二、电容 1.定义:电容器所带的　　　与两个极板间的　　　的比值。  2.定义式:C=Q/U。 3.单位:法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF),1 F=106 μF=1012 pF。 4.意义:表示电容器　　　　本领的高低。  5.决定因素:由电容器本身物理条件(大小、形状、相对位置及电介质)决定,与　　　　　　　　　　　　无关。  三、平行板电容器的电容 1.决定因素:正对面积、介电常数、两极板间的距离。 2.决定式:C=。 【知识点探究】 知识点一　电容器 1．平行板电容器：在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质——电介质(空气也是一种电介质)，就组成一个最简单的电容器，叫作平行板电容器。 【温馨提示】对于一个孤立的导体(例如一个金属球)，它也有容纳电荷的本领，它的另一个电极可认为是在无限远处(或是大地)。 2．电容器的充、放电现象 把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成实验电路。如图所示。 电容器的充、放电电路 (1)充电：把开关S接1，电源给电容器充电，电容器两极所带电荷量逐渐增大，电流表示数减小，电压表示数增大，当电流表示数为0，电压表示数不变时，电容器充电结束。 (2)放电：把开关S接2，电容器对电阻R放电，电流表示数减小，电压表示数减小，当电流表示数为0，电压表示数为0时，放电结束。 (3)电容器充、放电过程中能量的变化 ①充电过程：电源的能量不断储存在电容器中。 ②放电过程：电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。 知识点二　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．物理意义：表征电容器储存电荷本领的特性。 4．单位：在国际单位制中，电容的单位是法拉(F)，另外还有微法(μF)和皮法(pF)，1 μF＝10－6 F,1 pF＝10－12 F。 【温馨提示】电容器的电容是反映其容纳电荷本领的物理量，由电容器本身的性质决定，与电容器是否带电、所带电荷量Q和两极板间的电势差U均无关。 5．电容器的额定电压和击穿电压 (1)额定电压：电容器能够长期正常工作时的电压。 (2)击穿电压：电介质被击穿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。 6．平行板电容器 (1)电容的决定因素：电容C与两极板间的相对介电常数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。 (2)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。 知识点三　常用电容器 1．固定电容器 (1)定义：电容固定不变的电容器。 (2)分类：聚苯乙烯电容器和电解电容器。 2．可变电容器：由两组铝片组成，固定的一组铝片叫作定片，可以转动的一组铝片叫作动片。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。 【典例分析】 【例题1】如图所示为某一电容器中所带电量和两端电压之间的关系图线,若将该电容器两端的电压从40 V降低到36 V,对电容器来说正确的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.是充电过程 B.是放电过程 C.该电容器的电容为5.0×10-2 F D.该电容器的电量变化量为0.20 C 【例题2】有两个平行板电容器,它们的电容之比为5∶4,它们的带电荷量之比为5∶1,两极板间距离之比为4∶3,则两极板间电压之比和电场强度之比分别为(　　) A.4∶1　1∶3 B.1∶4　3∶1 C.4∶1　3∶1 D