第十章 第4节 电容器的电容-【正禾一本通】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（人教版）

第4节 电容器的电容 课程标准 核心素养 1．观察常见的电容器，了解电容器的电容，观察电容器的充、放电现象。 2．能举例说明电容器的应用 1．物理观念：知道电容器的概念，认识常见的电容器。 2．科学思维：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 　高效导学01步　预习新知，落实必备知识 一、电容器 1．电容器 由两个彼此绝缘又相距很近的导体组成。 2．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。 3．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。 (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。 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。 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。 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。 【概念辨析·试身手】 (1)电容器的电容表示其储存电荷的能力。(　√　) (2)平行板电容器充电后，两极板间的电场为匀强电场。(　√　) (3)电容器的电容与它所带的电荷量成正比。(　×　) (4)电容器的电容与它两极板间的电压成正比。(　×　) (5)其他条件不变，只增大电容器极板的正对面积，则电容增大。(　√　) 　高效导学02步　课堂探究，培优关键能力 要点一 | 电容器充电和放电 【要点培优】 1．充电过程 电路如图所示。 特点： (1)有电流，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 电路如图所示。 特点： (1)有电流，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。 [想一想] (1)如图所示实验中，开关接1时，平行板电容器是充电还是放电？开关接2时，平行板电容器是充电还是放电？ 提示：开关接1时，平行板电容器充电；开关接2时，平行板电容器放电。 (2)如何从能量的角度理解电容器的充电过程和放电过程？ 提示：充电过程的是电源的能量不断储存在电容器中；放电过程的是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。 【应用培优】 [例1] (多选)电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力。感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大，压电薄膜与电容器C和电阻R组成图甲所示的回路，红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两脉冲电流，如图乙所示，即视为“闯红灯”，电子眼就会拍照。则红灯亮时(　　) A．车轮停在感应线上时，电阻R上有恒定电流 B．车轮经过感应线的过程中，电容器先充电后放电 C．车轮经过感应线的过程中，电阻R上的电流先增大后减小 D．汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，仍会被电子眼拍照 解析：选BD。车轮停在感应线上时，压力不变，则电压不变，电容器不充电，也不放电，电阻R上没有电流，故A错误；由题图乙可知，当车