高中物理第2章电场与示波器6电容器　电容导学案沪科版选修3_1

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1、学案6　电容器　电容[目标定位]1.知道什么是电容器和平行板电容器的主要构造.2.理解电容的概念及其定义式和决定式.3.掌握平行板电容器电容的决定式，并能用其讨论有关问题.一、电容器　电容[问题设计]照相机的闪光灯是通过电容供电的，拍照前先对电容器充电，拍照时电容器瞬间放电，闪光灯发出耀眼的白光.拍照前、后的充电过程和放电过程，能量发生怎样的变化？答案　拍照前的充电过程由电源获得的电能储存在电容器中；拍照后的放电过程，两极板间的电场能转化为其他形式的能量.[要点提炼]1.任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体，都可以看成是一个电容器.2.电容

2、器的充电和放电：(1)充电：把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板分别带上等量异种电荷的过程叫做充电.(2)放电：用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷中和的过程叫做放电.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.(2)公式C＝，其中Q指一个极板上带电荷量的绝对值.(3)单位：法拉，符号是F,1F＝1C/V,1F＝106μF＝1012pF.(4)意义：电容是表示电容器储存电荷的特性的物理量.4.电容器的电容在数值上等于两极板间每升高(或降低)单位电压时增加(或减

3、少)的电荷量.说明：C＝＝，对任何电容器都适用.Q为电容器的带电荷量，是其中一个极板上带电荷量的绝对值.二、平行板电容器的电容　常用电容器[问题设计]平行板电容器由两块平行放置的金属板组成.利用平行板电容器进行如下实验：(1)如图1所示，保持Q和d不变，增大(或减少)两极板的正对面积S，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C＝，分析电容C的变化.图1(2)如图2所示，保持Q和S不变，增大(或减小)两极板间的距离d，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C＝，分析电容C的变化.图2(3)如图3所示，保持Q、S、d不变，插入电介质

4、，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C＝，分析电容C的变化.图3答案　(1)实验结论：S增大，电势差U减小，电容C增大.(2)实验结论：d增大，电势差U增大，电容C减小.(3)实验结论：插入电介质，电势差U减小，电容C增大.[要点提炼]1.平行板电容器的电容与两平行极板正对面积S成正比，与电介质的相对介电常数ε成正比，与极板间距离d成反比，其表达式为C＝，两板间为真空时相对介电常数ε＝1，其他任何电介质的相对介电常数ε都大于1.2.C＝适用于所有电容器；C＝仅适用于平行板电容器.3.常见的电容器，从构造上看，可以分为固定电容器和

5、可变电容器两类.4.加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压称为击穿电压.电容器外壳上标的是工作电压，或称额定电压，这个数值比击穿电压低.三、平行板电容器的动态分析[问题设计]1.如图4所示，电容器充电后保持和电源相连，此时电容器两极板间的电压不变.图4(1)当两极板的正对面积S增大时，电容器的C、Q、E如何变化？(2)当两极板间距d增大时，电容器的C、Q、E如何变化？答案　(1)根据C＝，S增大时，C增大.根据C＝得Q＝CU，所以Q增大，电场强度E＝不变.(2)根据C＝，d增大时

6、，C减小，由于Q＝CU，所以Q减小，电场强度E＝减小.2.在上图中，电容器充电后和电源断开，此时电容器的带电荷量不变.(1)当两极板的正对面积S增大时，电容器的C、U、E将如何变化？(2)当两极板间距d增大时，电容器的C、U、E将如何变化？答案　(1)根据C＝，S增大时，C增大，由于U＝，所以U减小，电场强度E＝减小.(2)根据C＝，d增大时，C减小，由于U＝，所以U增大，电场强度E＝＝＝＝，所以E不变.[要点提炼]1.分析方法：抓住不变量，分析变化量.其理论依据是：(1)电容器电容的定义式C＝；(2)平行板电容器内部是匀强电场，E＝；

7、(3)平行板电容器电容的决定式C＝.2.两类典型题型(1)电压不变时：若电容器始终与电源相连，这时电容器两极板间的电压是不变的，以此不变量出发可讨论其他量的变化情况.(2)电荷量不变时：若电容器在充电后与电源断开，这时电容器两极板上的电荷量保持不变，在此基础上讨论其他量的变化.一、对电容器及电容的理解例1　有一充电的电容器，两板间的电压为3V，所带电荷量为4.5×10－4C，此电容器的电容是多少？将电容器的电压降为2V，电容器的电容是多少？所带电荷量是多少？解析　由C＝可求电容.C＝＝F＝1.5×10－4F.电容器电压降为2V时，电容不

8、变，仍为1.5×10－4F.此时电荷量为Q′＝CU′＝1.5×10－4×2C＝3×10－4C.答案　1.5×10－4F　1.5×10－4F　3×10－4C二、平行板电容器的电容例2　对于水平放置的平行板电容