（浙江专用）2018-2019学年高中物理 第一章 静电场 1-8 电容器的电容课件 新人教版选修3-1

第第8节电容器的电容节电容器的电容 研究学考研究学考明确要求明确要求知识知识内容内容电容器的电容电容器的电容考试要求考试要求学考学考b选考选考c基本基本要求要求1.了解常见电容器的外形、结构和符号。了解常见电容器的外形、结构和符号。2知道电容器是储存电荷和电场能的装置。知道电容器是储存电荷和电场能的装置。3了解电容器的充、放电过程。了解电容器的充、放电过程。4了解电容器电容的意义，知道其单位。了解电容器电容的意义，知道其单位。发展发展要求要求1.经历影响平行板电容器电容因素的探究过程，体会其中经历影响平行板电容器电容因素的探究过程，体会其中蕴含的控制变量等思想方法。蕴含的控制变量等思想方法。2会用电容的定义式进行计算。会用电容的定义式进行计算。3了解影响平行板电容器电容的相关因素。了解影响平行板电容器电容的相关因素。4了解电容器击穿电压的概念。了解电容器击穿电压的概念。5会用传感器观察电容器的充电和放电。会用传感器观察电容器的充电和放电。说明说明不要求应用平行板电容器电容的决定式进行计算。不要求应用平行板电容器电容的决定式进行计算。基基 础础 梳梳 理理1电电容容器器：两两个个相相互互 又又彼彼此此 的的导导体体组组成成一一个个电电容器。容器。靠近靠近绝缘绝缘2电电容器的充容器的充电电和放和放电电(1)充充电电：把把电电容容器器的的一一个个极极板板与与电电池池组组的的正正极极相相连连，另另一一个个极极板板与与负负极极相相连连，使使电电容容器器两两极极板板带带上上 电电荷荷的的过过程程叫叫做做充充电电。如如图图1甲甲所所示示。充充电电过过程程中中由由电电源源获获得得的的 储储存在存在电电容器中。容器中。(2)放放电电：用用导导线线把把充充电电后后的的电电容容器器的的两两极极板板接接通通，两两极极板板上上的的电电荷荷 ，电电容容器器又又不不带带电电了了，这这个个过过程程叫叫做做 。如如图图乙所示。放乙所示。放电过电过程程 转转化化为为其他形式的能。其他形式的能。等量异种等量异种电能电能中和中和放电放电电场能电场能图图1(3)电电容器充、放容器充、放电过电过程的特点程的特点充充电过电过程特点程特点(如如图图2所示所示)a充充电电电电流方向流方向为为从从电电源的正极流出的源的正极流出的电电流的方向。流的方向。b电电容器所容器所带电带电荷量增加。荷量增加。c电电容器两极板容器两极板间电压间电压升高。升高。d电电容器中容器中电场电场强强度增大。度增大。e充充电过电过程中程中电电容器从容器从电电源源获获取的能量取的能量为电为电能。能。当当电电容容器器充充电电结结束束后后，电电容容器器所所在在电电路路中中无无电电流流，电电容容器器两两极极板板间间电压电压与充与充电电压电电压相等。相等。图图2图图3放放电过电过程特点程特点(如如图图3所示所示)a放放电电电电流方向是从流方向是从电电容器正极板流出的容器正极板流出的电电流的方向。流的方向。b电电容器两极板上容器两极板上电电荷量减少。荷量减少。c电电容器两极板容器两极板间电压间电压降低。降低。d电电容器中容器中电场电场强强度减小。度减小。e电电容器的容器的电场电场能能转转化成其他形式的能量。化成其他形式的能量。放放电电的的过过程程实实际际上上就就是是电电容容器器两两极极板板上上正正、负负电电荷荷中中和和的的过过程程，当当放放电结电结束后，束后，电电路中无路中无电电流。流。特别提醒特别提醒电容器所带电荷量是指电容器一个极板所带电荷量的绝电容器所带电荷量是指电容器一个极板所带电荷量的绝对值，而不是指两个极板所带电荷量的绝对值之和。对值，而不是指两个极板所带电荷量的绝对值之和。比值比值法拉法拉法法1061012特别提醒特别提醒电容器的电容是反映其容纳电荷本领的物理量，由电容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和两极板间的和两极板间的电势差电势差U无关。无关。典典 例例 精精 析析【例例1】有有一一充充电电的的电电容容器器，两两板板间间的的电电压压为为3 V，所所带带电电荷荷量量为为4.5104 C，此此电电容容器器的的电电容容是是多多少少？将将电电容容器器的的电电压压降降为为2 V，电电容器的容器的电电容是多少？所容是多少？所带电带电荷量荷量变变化多少？化多少？答案答案1.5104 F1.5104 F1.5104 C 即即 学学 即即 练练1某某电电容容器器上上标标有有“25 F、450 V”字字样样，则则下下列列对对该该电电容容器器的的说说法中正确的是法中正确的是()A要要使使该该电电容容器器两两极极板板之之间间电电压压增增加加1 V，所所需需电电荷荷量量为为2.5105 CB要要使使该该电电容容器器带带电电荷荷量量为为1 C，两两极极板板之之间间需需加加电电压压2.5105 VC该电该电容器能容器能够够容容纳纳的的电电荷量最多荷量最多为为2.5105 CD该电该电容器能容器能够够承受的最大承受的最大电压为电压为450 V答案答案A绝缘绝缘平行平行3平行板平行板电电容器的容器的电电容容(1)公式公式(2)平平行行板板电电容容器器电电容容的的决决定定因因素素，与与两两平平行行板板正正对对面面积积S成成 ，与与电电介介质质的的相相对对介介电电常常数数r成成 ，与与板板间间距距离离d成成 。电电容容器器是是否否带带电电、极极板板上上电电压压多多高高对对C都都没没有影响。有影响。正比正比正比正比反比反比 典典 例例 精精 析析【例例2】将将平平行行板板电电容容器器两两极极板板之之间间的的距距离离、电电压压、电电场场强强度度大大小小和和极板所极板所带带的的电电荷量分荷量分别别用用d、U、E和和Q表示。下列表示。下列说说法正确的是法正确的是()A保持保持U不不变变，将，将d变为变为原来的两倍，原来的两倍，E变为变为原来的一半原来的一半B保持保持E不不变变，将，将d变为变为原来的一半，原来的一半，则则U变为变为原来的两倍原来的两倍C保持保持d不不变变，将，将Q变为变为原来的两倍，原来的两倍，则则U变为变为原来的一半原来的一半D保持保持d不不变变，将，将Q变为变为原来的一半，原来的一半，则则E变为变为原来的两倍原来的两倍答案答案A【例例3】如如图图4所示，所示，带负电带负电的小球静止在水平放置的平行板的小球静止在水平放置的平行板电电容容器两板器两板间间，距下板，距下板0.8 cm，两板，两板间间的的电势电势差差为为300 V，如果两板，如果两板间间电势电势差减小到差减小到60 V，则带电则带电小球运小球运动动到极板上需多到极板上需多长时间长时间？(g取取10 m/s2)图图4答案答案4.5102 s 即即 学学 即即 练练2对对于水平放置的平行板于水平放置的平行板电电容器，下列容器，下列说说法不正确的是法不正确的是()A将两极板的将两极板的间间距加大，距加大，电电容将增大容将增大B将两极板平行将两极板平行错错开，使正开，使正对对面面积积减小，减小，电电容将减小容将减小C在在下下极极板板的的内内表表面面上上放放置置一一面面积积和和极极板板相相等等、厚厚度度小小于于极极板板间间距的陶瓷板，距的陶瓷板，电电容将增大容将增大D在在下下极极板板的的内内表表面面上上放放置置一一面面积积和和极极板板相相等等、厚厚度度小小于于极极板板间间距的距的铝铝板，板，电电容将增大容将增大解解析析影影响响平平行行板板电电容容器器电电容容大大小小的的因因素素有有：(1)随随正正对对面面积积的的增增大大而而增增大大；(2)随随两两极极板板间间距距离离的的增增大大而而减减小小；(3)在在两两极极板板间间放放入入电电介介质质，电电容容增增大大。据据上上面面叙叙述述可可直直接接看看出出B、C选选项项正正确确；对对D选选项项，实实际上是减小了两极板间的距离。故际上是减小了两极板间的距离。故A选项符合题意。选项符合题意。答案答案A3如如图图5所所示示，平平行行板板电电容容器器接接在在电电压压为为U的的电电源源上上，下下极极板板接接地地。一一带带电电油油滴滴位位于于电电容容器器中中的的P点点且且恰恰好好处处于于平平衡衡状状态态。现现将将平平行行板板电电容器的上极板容器的上极板竖竖直向上移直向上移动动一小段距离，一小段距离，则则()图图5A带电带电油滴将沿油滴将沿竖竖直方向向上运直方向向上运动动BP点的点的电势电势将降低将降低C带电带电油滴的油滴的电势电势能将减小能将减小D电电容器的容器的电电容减小，极板容减小，极板带电带电荷量将增大荷量将增大答案答案B固定电容器固定电容器可变电容器可变电容器3电容器的额定电压和击穿电压电容器的额定电压和击穿电压(1)额额定定电电压压：电电容容器器长长时时间间工工作作时时所所能能承承受受的的电电压压，它它比比击击穿穿电电压压要低。要低。(2)击击穿穿电电压压：加加在在电电容容器器两两极极板板上上的的电电压压超超过过某某一一数数值值，电电介介质质将被将被击击穿，穿，电电容器容器损损坏，坏，这这个极限个极限电压电压称称为击为击穿穿电压电压。特别提醒特别提醒(1)电容器上的标称电压是额定电压。电容器上的标称电压是额定电压。(2)电电容容器器在在不不高高于于额额定定电电压压下下工工作作时时都都是是安安全全、可可靠靠的的，不不要要误误认为电容器只有在额定电压下工作才是正常的。认为电容器只有在额定电压下工作才是正常的。典典 例例 精精 析析【例例4】如如图图6所所示示一一电电解解电电容容器器标标注注“25 V1 000 F”，下下列列说说法正确的是法正确的是()图图6A该电该电容器的符号是容器的符号是B只有当只有当电压电压是是25 V时时，电电容才是容才是1 000 FC该电该电容器必容器必须须加加25 V电压时电压时才能正常工作才能正常工作D该电该电容器所容器所带电带电荷量不能超荷量不能超过过0.025 C解解析析电电解解电电容容器器的的符符号号是是，故故选选项项A错错误误；25 V为为电电容容器器的的额额定定电电压压，1 000 F为为电电容容器器的的电电容容，在在低低于于25 V时时，电电容容均均为为此此值值，故故选选项项B错错误误；由由标标称称值值可可知知，该该电电解解电电容容器器用用于于25 V及及以以下下电电压压时时才才能能正正常常工工作作，故故选选项项C错错误误；电电容容器器所所带带电电荷荷量量最最大大为为QCU0.025 C，故选项，故选项D正确。正确。答案答案D 即即 学学 即即 练练4关关于下列四幅于下列四幅图图的叙述正确的是的叙述正确的是()图图7A图图7甲甲为为可可变变电电容容器器，动动片片旋旋出出时时可可以以使使其其与与定定片片的的距距离离增增大大，从而改从而改变电变电容容B图图乙乙为为莱莱顿顿瓶瓶，瓶瓶内内外外锡锡箔箔相相当当于于电电容容器器的的两两个个极极板板，可可以以用用来来储储存存电电荷荷C图图丙中丙中电电容器只要与容器只要与电电源相源相连连，电电流表的示数始流表的示数始终终不不为为零零D图图丁所示是丁所示是电电解解电电容器，容器，击击穿穿电压为电压为80 V解解析析题题图图甲甲所所示示的的电电容容器器为为可可变变电电容容器器，动动片片旋旋出出时时与与定定片片的的距距离离不不变变，通通过过减减小小极极板板间间的的正正对对面面积积，从从而而改改变变电电容容，故故选选项项A错错误误；题题图图乙乙构构成成一一个个简简易易的的电电容容器器，能能够够储储存存电电荷荷，故故选选项项B正正确确；题题图图丙丙，电电容容器器充充电电过过程程中中，电电流流表表的的示示数数不不为为零零，电电路路稳稳定定时时电电流流表表的的示示数数为为零零，故故选选项项C错错误误；题题图图丁丁是是电电解解电电容容器器，额额定定电电压压为为80 V，小于击穿电压，故选项小于击穿电压，故选项D错误。错误。答案答案B1关于关于电电容器的容器的电电容，下列容，下列说说法正确的是法正确的是()A电电容器容器带带的的电电荷越多，其荷越多，其电电容越大容越大B电电容器两极板容器两极板间间的的电势电势差越大，其差越大，其电电容越小容越小C平行板平行板电电容器的容器的电电容与极板容与极板间间距、正距、正对对面面积积等因素有关等因素有关D一个一个电电容器，如果它不容器，如果它不带电带电，其，其电电容就容就为为零零答案答案C2如如图图所示是描述所示是描述对给对给定的定的电电容器充容器充电时电电时电荷量荷量Q、电压电压U、电电容容C之之间间相互关系的相互关系的图图象，其中不正确的是象，其中不正确的是()解解析析电电容容器器的的电电容容与与电电容容器器带带多多少少电电荷荷量量、是是否否带带电电均均无无关关系系，选选项项A错错误误，选选项项B、D正正确确；对对于于一一个个确确定定的的电电容容器器，其其带带电电荷荷量量与与两板间电压成正比，选项两板间电压成正比，选项C正确。正确。答案答案A3用用控控制制变变量量法法，可可以以探探究究影影响响平平行行板板电电容容器器电电容容的的因因素素(如如图图8所所示示)。设设两两极极板板正正对对面面积积为为S，极极板板间间的的距距离离为为d，静静电电计计指指针针偏偏角角为为。实实验验中中，极极板板所所带电带电荷量不荷量不变变，下列，下列说说法正确的是法正确的是 ()图图8A保持保持S不不变变，增大，增大d，则则变变大大B保持保持S不不变变，增大，增大d，则则变变小小C保持保持d不不变变，减小，减小S，则则变变小小D保持保持d不不变变，减小，减小S，则则不不变变答案答案A4如如图图9所示所示为为“研究影响平行板研究影响平行板电电容器容器电电容的因素容的因素”的的实验实验装置，装置，以下以下说说法正确的是法正确的是()AA板与静板与静电计电计的指的指针带针带的是异种的是异种电电荷荷B甲甲图图中将中将B板上移，静板上移，静电计电计的指的指针针偏角减小偏角减小C乙乙图图中将中将B板左移，静板左移，静电计电计的指的指针针偏角不偏角不变变D丙丙图图中将中将电电介介质质插入两板之插入两板之间间，静，静电计电计的指的指针针偏角减小偏角减小 图图9答案答案D