10.4电容器的电容 导学案-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

10.4电容器的电容（导学案） 年级 班 姓名 物理备课组 主备人 【学习目标】： 1.知道电容器的概念,认识常见的电容器。 (物理观念) 2.理解电容的定义式和决定式,并会应用其分析、讨论、解决问题。 (科学思维) 3.观察电容器的充、放电现象。 (科学探究) 【自主学习】： 一、电容器 1.平行板电容器:在两个相距很近的 中间夹上一层绝缘物质——电介质(空气也是一种电介质),组成最简单的电容器。 2.电容器:任何两个彼此 又相距很近的导体,都可以看成一个电容器。 3.电容器的充、放电现象: (1)器材:直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关。 (2)电路图。 (3)观察演示充电、放电 充 电 把开关S接1,电源给电容器充电,电容器两极板所带电荷量逐渐增大,电流表示数 ,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 放 电 把开关S接2,电容器对电阻R放电,电流表示数 ,电压表示数 ,当电流表示数为0,电压表示数为0时,放电结束 [思考一]　如何从能量的角度理解电容器的充电过程和放电过程? 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 之比。 2.定义式: 。 3.物理意义: 4.单位: (1)国际单位:电容的单位是法拉,简称法,符号是F。 (2)常用单位:微法(μF)和皮法(pF)。 (3)国际单位与常用单位的换算: 1 μF= F; 1 pF= F。 5.电容器的额定电压和击穿电压 (1)额定电压:电容器能够 时的电压。 (2)击穿电压:电介质被 时加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.平行板电容器的电容 (1)决定因素:电容C与两极板间的相对介电常数εr成 ,跟极板的正对面积S成 ,跟极板间的距离d成 。 (2)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。 三、常用电容器 1.固定电容器:聚苯乙烯电容器和电解电容器。 2.可变电容器:由定片和动片组成。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。 1.关于电容C=,下列说法正确的是 (　　) A.一个电容器充电量越大,电容增加得越大 B.对于固定的电容器,它所充电量跟加在两极板间电压的比值保持不变 C.可变电容的充电量跟加在两极板间的电压成反比 D.由C=可知,如果一个电容器没有电压便无带电荷量,也无电容 判一判：当两极板间的距离减小时则 1.电容器的电容变小。 (　　) 2.电容器的带电量增大。 (　　) 3.电容器两极板间电场强度变小。 (　　) 【合作探究】 一、对电容的理解和计算 问题一：当电容器的电荷量增加时,电容器两极板间的电势差如何变化?电荷量Q和板间电势差U的比值是否发生变化? 1.两公式C=与C=的比较 公式 C= C= 公式 特点 定义式 决定式 意义 对某电容器Q∝U,但=C不变,反映电容器容纳电荷的本领 平行板电容器,C∝εr,C∝S,C∝,反映了影响电容大小的因素 联系 电容器容纳电荷的本领由来量度,由本身的结构(如平行板电容器的εr、S、d等因素)来决定 2.通过Q-U图像来理解C= 如图所示,在Q-U图像中,电容是一条过原点的直线的斜率,其中Q为一个极板上所带电荷量的绝对值,U为两极板间的电势差,可以看出,电容器电容也可以表示为C=,即电容器的电容的大小在数值上等于两极板间的电压增加(或减少)1 V所需增加(或减少)的电荷量。 　 二、平行板电容器的两类动态问题 　 问题二：在研究“影响平行板电容器电容大小的因素”的实验中,连入了静电计。 [交流讨论]　 (1)静电计的作用是什么? (2)极板间距离改变时,极板上电荷量有何特点? 两类情况 (1)平行板电容器两极板始终与电源两极相连(此时板间电压U保持不变)。 讨论在该种情况下当、S、d增大时C、Q、E的变化情况并做出总结 (2)电容器充电后与电源断开(此时电荷量Q保持不变)。 讨论在该种情况下当、S、d增大时C、U、E的变化情况并做出总结 当堂练 1.如图所示,平行板电容器与电源连接,上极板A接地,一带负电的油滴静止于电容器中的P点,现将平行板电容器的下极板B竖直向下移动一小段距离,则(　　) A.带电油滴所受静电力不变 B.P点的电势将升高 C.带电油滴在P点时的电势能增大 D.电容器的电容减小,极