高中物理 第1章 8 电容器的电容学案 新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理学案VIP免费

8电容器的电容[学习目标]1.知道电容器的概念，认识常见的电容器，通过实验感知电容器的充、放电现象。(重点)2.理解电容的定义及定义方法，掌握电容的定义、公式、单位，并会应用定义式进行简单的计算。(难点)3.了解影响平行板电容器大小的因素，了解平行板电容器的电容公式。(重点)4.知道改变平行板电容器电容大小的方法。一、电容和电容器1．电容器：两个相互靠近又彼此绝缘的导体组成一个电容器。2．电容器的充电和放电(1)充电：使电容器两极板带上等量异种电荷的过程叫作充电。如图甲所示。特征：两极板所带等量异种电荷均匀分布在两极板相对的内表面。电容器充电示意图电容器放电示意图甲乙(2)放电：使充电后的电容器失去电荷的过程叫作放电。如图乙所示。特征：放电过程是储存在电场中的电能转化为其他形式的能的过程。(3)电容器的带电荷量是指其中一个极板所带电荷量的绝对值。3．电容(1)定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，公式为C＝。(2)物理意义：表示电容器容纳电荷的本领的大小。(3)单位：在国际单位制中是法拉(F)，1F＝1C/V，1F＝106μF＝1012pF。二、平行板电容器1．平行板电容器(1)结构：由两个相互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。当两极板间是真空时：C＝，式中k为静电力常量。2．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。1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)其他条件不变时，平行板电容器的电容随极板正对面积的增大而增大。(√)(2)其他条件不变时，平行板电容器的电容随极板间距离的增大而增大。(×)(3)任何电介质的相对介电常数都大于1。(√)(4)某电容器上标有“1.5μF9V”的字样，则该电容器的击穿电压为9V。(×)(5)电容器被击穿后就没有了容纳电荷的本领。(√)2．(多选)如图所示的各图描述的是对给定的电容器充电时其电荷量Q、电势差U、电容C之间相互关系的图象，其中正确的是()ABCDCD[电容器的电容是由电容器本身属性决定的，与电容器所带电荷量Q的大小和两极板间的电势差U的大小无关，不能认为C与Q成正比，与U成反比，故选项D正确，A、B错误。而C图表示电容器所带电荷量与极板间的电势差成正比，其比值即电容器的电容，故选项C正确。]3．(多选)有一个空气平行板电容器，极板间相距d，正对面积为S，充以电荷量Q后，两极板间电压为U，为使电容器的电容加倍，可采用的办法是()A．将电压变为B．将带电荷量变为2QC．将极板间的距离变为D．两板间充满介电常数为2的电介质CD[电容器的电容与电容器极板上的电荷量、电压无关，所以选项A、B不正确；根据公式C＝，可以知道选项C、D正确。]对电容的理解1.两公式C＝与C＝的比较公式C＝C＝公式特点定义式决定式意义对某电容器Q∝U，但＝C不变，反映电容器容纳电荷的本领平行板电容器，C∝εr，C∝S，C∝，反映了影响电容大小的因素联系电容器容纳电荷的本领由来量度，由本身的结构(如平行板电容器的εr、S、d等因素)来决定2.通过QU图象来理解C＝。如图所示，在QU图象中，电容是一条过原点的直线的斜率，其中Q为一个极板上所带电荷量的绝对值，U为两极板间的电势差，可以看出，电容器电容也可以表示为C＝，即电容器的电容的大小在数值上等于两极板间的电压增加(或减小)1V所需增加(或减少)的电荷量。【例1】有一充电的平行板电容器，两板间电势差为3V，现使它的电荷量减少3×10－4C，于是电容器两板间的电势差降为原来的，则此电容器的电容是多大？电容器原来带的电荷量是多少？若将电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容是多大？[解析]电容器两极板间电势差的变化量为ΔU＝U＝×3V＝2V由C＝，得C＝F＝1.5×10－4F＝150μF设电容器原来带的电荷量为Q，则Q＝CU＝1.5×10－4×3C＝4.5×10－4C电容器的电容是由其本身决定的，与是否带电无关，所以电容器极板上的电荷量全部放掉后，...