第二章 第一节 电容器与电容-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理必修3同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

第一节　电容器与电容 【核心素养目标】 物理观念 观察电容器，知道电容器的构造和用途。理解电容的概念、定义式和平行板电容器电容的决定式。 科学思维 通过观察电容器的充、放电现象，理解充、放电规律以及I-t图像的物理意义。通过阅读教材和查阅资料认识常用电容器，以及电容器在生活中的应用。 科学探究 探究电容器两极板的电势差跟所带电荷量的关系，知道影响平行板电容器电容的因素。 知识点一　识别电容器　电容器的充放电 生活中各种用电设备里面都有电容器，电容器作用和用途也有多种，当电容器用于储能时，电容器先储存电能，在必要的时候释放。 (1)电容器的内部构造是什么样的？ (2)电容器如何储能和释放电能？ 提示：(1)电容器由两个互相靠近且彼此绝缘的导体组成。 (2)电容器与电源相连可以给电容器充电进行储能，需要释放电能时将电容器与用电器构成闭合回路。 1．电容器 (1)电容器由两个互相靠近、彼此绝缘的导体组成，电容器的导体间可以填充绝缘物质(电介质)。 (2)常见电容器有：陶瓷电容器、薄膜电容器、铝电解电容器、钽电解电容器、微调电容器、调谐电容器。 2．电容器的充放电 (1)充电：使电容器的两极板带上等量异种电荷的过程。每个极板所带电量的绝对值称为电容器所带的电量。 (2)放电：使电容器两极板上的电荷中和的过程。电场能在放电过程中转换成其他形式的能量。 3．电场能：充电后的电容器两极板上有电荷，所以两极板间存在电场，从电源获得的能量储存在电场中，称为电场能。 【链接实景　判断正误】 根据图像判断下列正误。 (1)如图是电容器充电的过程，两块不带电的金属板跟电源连接，最后金属板上带了等量的异种电荷。(　　) (2)电容器充电过程中两极板间电场强度不断增大。(　　) (3)若充电完毕将电源撤去，则电容器不带电。(　　) (4)充电完毕将电源撤去，用导线直接连接两个极板，则电容器两极板的电荷中和。(　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)√ 学生用书第43页 1．充电过程 (1)电路如图所示 (2)特点 ①有充电电流，电流方向为流入电容器正极板，电流由大到小。 ②电容器所带电荷量增加。 ③电容器两极板间电压升高。 ④电容器两极板间电场强度增加。 当电容器充电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器两极板间电压与充电电压相等。 2．放电过程 (1)电路如图所示 (2)特点 ①有放电电流，电流方向是从正极板流出，电流由大变小。 ②电容器所带电荷量减少。 ③电容器两极板间电压降低。 ④电容器两极板间电场强度减弱。 当电容器放电结束后，电路中无电流。电容器的放电过程实际上是正、负电荷中和的过程。 电荷在导体中的定向移动形成了电流。物理学中用单位时间内流过导体的横截面的电荷量表示电流的强弱。若t时间内流过导体横截面的电荷量为Q，该过程中平均电流强度I的大小可表示为I＝。某同学用电流传感器观察电容器的放电过程。甲图为该实验电路图，其中电源电压保持为6 V。该同学先将开关接1为电容器充电，待电容器完全充满电再将开关接2，利用传感器记录电容器放电过程，得到该电容器放电过程的I -t图像如图乙所示。 (1)根据以上数据估算，电容器在整个放电过程中释放的电荷量为________C；(结果保留三位有效数字) (2)如果将电阻R换成阻值更大的电阻，则整个放电过程释放的电荷量将________；(选填“增加”“减少”或“不变”) 解析：(1)因电荷量Q＝It，根据I -t图像的含义，可知图像与时间轴所围的面积表示整个放电过程中释放的电荷量，根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电荷量为4×10－5 C，所以释放的电荷量约为Q＝41×4×10－5 C＝1.64×10－3 C。 (2)电容器放电与电阻R无关，则整个放电过程释放的电荷量将不变。 答案：(1)1.64×10－3(1.60×10－3或1.68×10－3也正确)　(2)不变 针对练1．(多选)(2022·大连市联考)如图所示，平行板电容器和恒定直流电源相连，箭头表示电流方向。下列说法正确的有(　　) A．电容器正在充电 B．电容器正在放电 C．电容器的上极板带负电 D．电容器的上极板带正电 AD　[平行板电容器和恒定直流电源相连，电容器两极板间电压不变，箭头表示电流方向，则电容器正在充电，电容器的上极板带正电，下极板带负电，A、D正确，B、C错误。] 针对练2．(2022·北京丰台区调研)把电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电；然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电。与电流传感器相连接的计算机(图中未画出)可记录电流随时间变化的I -t图像，规定逆时针的电流流向为正。 图乙是某次实验中与电流传感器相连接的计算机所记录的I -t