物理粤教版选修3-1课件：第一章第七节《了解电容器》

欢迎进入物理课堂 第七节了解电容器 1 电容器 任何两个 而又 的导体 都可看成一个电容器 最简单的就是 电容器 电容器可以容纳 2 电容 1 定义 电容器所带电荷量Q与电容器的两极板间的电势差U的 叫电容器的电容 定义式为C 彼此绝缘 相互靠近 平行板 电荷 比值 2 电容的物理意义 表征电容器容纳 本领的物理量 在数值上等于使电容器两板间的电压为 时电容器需要带的电荷量 与电容器是否带电 与Q U 3 电容的国际制单位是 简称 符号 此外还有微法 皮法 三者关系是1F F pF 3 平行板电容器的电容电容C与平行板间电介质的介电常数 正对面积S成 与极板间距离成 决定式C S4 kd 电荷 1V 无关 无关 法拉 法 F 106 1012 正比 反比 4 下列关于电容器和电容的说法中 不正确的是 QA 根据C 可知 电容器的电容与其所带电荷量成正比 U跟两板间的电压成反比B 对于确定的电容器 其所带的电荷量与两板间的电压 小于击穿电压且不为零 成正比C 无论电容器的电压如何变化 小于击穿电压且不为零 它所带的电荷量与电压比值恒定不变D 电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量 其大小与加在两板上的电压无关 A 知识点1电容器 平行板电容器 1 基本结构 由两块彼此 互相靠近的平行金属 板组成 2 带电特点 两板带 电荷 分布在两板的内侧 3 板间电场 板间形成匀强电场 场强大小为 方向 板面 绝缘 等量异种 垂直 对电容器和电容的两点理解 1 电容器是一个仪器 而电容是一个物理量 它表征了电 容器容纳电荷的本领 2 电容器的电荷量是一个极板上电荷量的绝对值 例1 下列关于电容器的叙述中错误的是 A 电容器是储存电荷和电能的容器 只有带电的电容器才称为电容器B 任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体 都能组成电容器 而且跟这两个导体是否带电无关C 电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的绝对值D 电容器充电过程是将其他形式的能转变成电容器的电能并储存起来 电容器放电过程是将电容器储存的电能转化为其他形式的能 解析 并不是只有带电时的电容器才称为电容器 A错 B对 每个极板所带电荷量的绝对值称为电容器的带电荷量 C对 电容器充电的过程中其他形式的能转化为电能 放电过程中电能转化为其他形式的能 D对 答案 A 触类旁通 1 双选 关于电容器及它的充放电 下列说法正确的是 A 电容器是一个阻值很大的电阻器B 把电容器接在直流电路中可以导电C 把电容器接在直流电路中是不导电的D 把电容器接在电路中 两端有电压 电容器两极板就带电 解析 由电容器的定义可知 电容器的两极板彼此绝缘 在直流电路里是不导电的 与电阻器有本质的区别 故选项A B错误 选项C正确 当电容器接在电路中时 电容器的两端就产生了电压 这样就会使电容器的两极板带电 故选项D正确 答案 CD 知识点2电容 1 定义 电容器所带电荷量Q与它的两极板间的电势差U 的 叫做这个电容器的电容 2 定义式 C 3 单位 在国际单位制中 电容的单位是法拉 符号是 法拉这个单位太大 实际使用中常常采用较小的单位 和 它们之间的换算关系是 4 物理意义 表征电容器 电荷本领的物理量 比值 F 微法 皮法 1F 106 F 1012pF 容纳 电势 都是用比值法定义的 电容C 但不能说电容C与 1 电容C是用比值定义法定义的 本章学过的电场强度E QU Q成正比 与U成反比 电容C由电容器本身的性质决定 与Q U的大小无关 2 电荷量Q CU 电荷量随电压的升高而增大 与电压 成正比 例2 下列关于电容器的说法中 正确的是 A 电容越大的电容器 带电荷量也一定越多B 电容器不带电时 其电容为零D 电容器的电容跟它是否带电无关解析 电容器的电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量 这是比值法定义的物理量 C与电容器所带电量Q和两极板间电压无关 故D选项正确 答案 D 触类旁通 C 2 电容器的电容大小取决于 A 电容器的带电量B 电容器两极板间的电势差C 电容器本身的构造D 构成电容器的金属材料的性质 知识点3决定电容的因素 1 影响平行板电容器电容的因素 1 影响因素 平行板电容器的电容与 成正比 与介质的 成正比 与 反比 2 决定式 C k为 2 电容器的额定电压和击穿电压 1 额定电压 电容器能够 工作时的电压 2 击穿电压 电介质被击穿时加在电容器两极板上的 电压 若电压超过这一限度 则电容器就会被损坏 正对面积 介电常数 两板间的距离 静电力常量 长期正常 最小 公式C S4 kd 是平行板电容器电容的决定式 公式反映出 影响平行板电容器电容大小的因素 此式只对平行板电容器适用 例3 一个平行板电容器 使它每板电荷量从Q1 3 10 5C 增加到Q2 3 6 10 5 C时 两板间的电势差从U1 10V增加 到U2 12V 求这个电容器的电容多大 如要使两极板电势差从U1 10V降到U 2 6V 则每板需减少多少电荷量 触类旁通 3 有一充电的平行板电容器 两板间的电压为3V 现设 法使它的电荷量减少3 0 10 4 C 导致电容器两极板间的电压 13板上的电荷量全部放掉 电容器的电容是 降到原来的 电容器原来所带的电容是 F 若电容器极 150 150 F 平行板电容器的动态分析1 电容器的充放电 1 电容器充电过程的特点 如图1 7 1所示 充电电流 电流方向是从正极板流进 电流由大到小 电容器所带电荷量增加 电容器两极板间电压升高 电容器中电场强度增加 注意 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 图1 7 1 2 电容器放电过程的特点 如图1 7 2所示 放电电流 电流方向从正极板流出 电流由大变小 电容器上所带电荷量减少 电容器两极板间电压降低 电容器中电场强度减弱 电容器的电场能转化成其他形式的能 注意 放电的过程实际上就是电容器极板正 负电荷中和的过程 当放电结束时 电路中无电 流 图1 7 2 QU S 4 kd 2 三个公式 C U Ed C 2 平行板电容器的动态分析的思路和方法 1 两种情况 保持两极板与电源相连 则电容器两极板间电压不变 充电后断开电源 则电容器的电量不变 3 方法 找不变量与变化量之间的公式来决定要比较的量 的变化关系 如下表 注意 变化体现在电容器中间插介电物质 插金属板相当 于d减小 例4 如图1 7 3所示 一平行板电容器跟一电源相接 当S闭合时 平行板电容器极板A B间的一带电液滴恰好静止 若将两板间距离增大为原来的两倍 那么液滴的运动状态如何变化 若先将S断开 再将两板间距离增大为原来的两倍 液滴的运动状态又将如何变化 图1 7 3 思路点拨 带电液滴静止时 所受的静电力和重力平衡 液滴带负电 由于液滴所受重力不变 液滴运动状态随静电力的变化而变化 由于F qE 因此只要分析出场强E的变化情况即可 思维总结 平行板电容器动态分析的基本思路 1 在判断电容器相关物理量的变化时 首先要弄清哪些量是不变的 然后根据不变量和相关公式推断其他待分析量的变化情况 2 若电容器充电后与电源断开 则带电荷量Q不变 若电 容器始终与电源相连 则电压U不变 时悬线偏离竖直方向的夹角为 如图1 7 4所示 则 图1 7 4 触类旁通 4 双选 平行板电容器的两极板A B接于电池两极 一带正电小球悬挂在电容器内部 闭合开关S 电容器充电 这 A 保持开关S闭合 带正电的A板向B板靠近 则 增大B 保持开关S闭合 带正电的A板向B板靠近 则 不变C 开关S断开 带正电的A板向B板靠近 则 增大D 开关S断开 带正电的A板向B板靠近 则 不变解析 悬线偏离竖直方向的夹角 的大小由带电小球受的电场力和重力两因素决定 因重力不变 故电场力增大时 就增大 保持开关S闭合 即保持电容器两极板间电压U不变 答案 AD 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全