第10章 4 课时1 电容器的电容-【精讲精练】2023-2024学年高中物理必修第三册人教版（教师用书）

4　电容器的电容 课时1　电容器的电容 [学业要求与核心素养] 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。 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__异号__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 阅读教材，并回答： 如图所示，柱形水容器中的水量V与水深H的比值表示的是容器的哪个量？同一个容器，比值是常量还是变量？不同的容器，比值是否相同？比值越大，容器容纳水的本领是越大还是越小？ 答：底面积，常量，不同，越大 [概念·规律] 1．定义：电容器所带__电荷量Q__与电容器两极板间的__电势差U__的比值。 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 阅读教材，并回答： 教材“拓展学习”图10.4­6中 (1)在实验中是否直接测量了两板间的电势差U？本实验通过观察什么来比较电势差的变化？ (2)本实验并没有直接定量计算电容器的电容C，实验中又是如何知道电容C的变化的？ (3)电容器的电容与多个因素有关，实验中如何研究各个因素单独对电容的影响？本实验能否得出各个因素对电容的定量影响？ 答：(1)不是，静电计指针的偏角　(2)因电量Q不变，根据U的变化，再由C＝知C的变化　(3)控制变量法，不能 [概念·规律] 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。 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。 探究点一　电容器及电容 [交流讨论] 观察本节教材“拓展学习”，了解用传感器观察电容器放电实验的原理。 (1)观察I­t图，说明电容器放电电流的大小变化有怎样的规律？为什么会有这样的规律？ (2)图10.4­3中竖立的狭长矩形面积的物理意义？ (3)据I­t图估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量。 答：见教材 [归纳总结] 1．电容的决定因素 C＝是电容的定义式，也有C＝，适用所有的电容器，电容器的电容决定于电容器本身，与电容器的电荷量Q以及电势差U均无关。 2．电容的物理意义 电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量。 　(多选)下列关于电容的说法正确的是(　　) A．电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量 B．电容器A的电容比B的大，说明A的带电荷量比B多 C．电容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 D．由公式C＝知，若电容器两极间电压为10 V，极板带电荷量为2×10－5 C，则电容器电容大小为5×105 F [解析]　电容反映电容器容纳电荷本领的大小，A正确；电容器A的电容比B的大，只能说明电容器A容纳电荷的本领比B强，与带电多少无关，B错误；C项说法正确；电压为10 V、电荷量为2×10－5 C时，电容C＝＝2×10－6 F，D错误。 [答案]　AC 1．一个已充电的电容器，若使它的电荷量减少3×10－4 C，则其电压减少为原来的，则(　　) A．电容器原来的带电荷量为9×10－4 C B．电容器原来的带电荷量为4.5×10－4 C C．电容器原来的电压为1 V D．电容器的电容变为原来的 解析　由题意知C＝，C＝，联立解得Q＝4.5×10－4 C，故B正确，A错误；因电容器的电容不知，所以无法得出电容器原来的电压，C错误；电容是由电容器本身决定的，跟电压和电荷量的变化无关，所以电容器的电容不