高中物理 第2章 电场与示波器 电容器 电容学案 沪科版选修3-1

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1、学案6　电容器　电容[学习目标定位]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1．能够储存电荷和电能的装置叫电容器．任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体都可以看成电容器．2．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，叫做平行板电容器．3．将一定电压加在电容器上，两个极板就分别带上等量的异种电荷，这个过程叫充电．4．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，电容器不再带电，这个过程叫做放电．

2、二、电容对于同一个电容器，每个极板所带的绝对电荷量Q跟电容器两极板间的电势差U成正比，它们的比值是一个确定的值．不同的电容器，这个比值一般是不同的，可见，这个比值反映了电容器储存电荷的本领，叫电容．单位是法拉，符号是F,1F＝106μF＝1012pF.三、探究影响平行板电容器电容的因素平行板电容器的两极间为充满相对介电常数为ε的介质时，其电容跟极板的正对面积成正比，跟两极板的间距成反比，即C＝.四、常见电容器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，电介质将被击穿成为导体，电容器被损坏，这个极限电压叫做击穿电压．电容器外壳上标的是额定电压，是电容器正常工

3、作时所能承受的电压，它比击穿电压要低.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，都可以看成一个电容器．2．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(或减少)的电荷量．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．[延伸

4、思考]　是否可以根据C＝认为，电容器的电容与电容器所带电荷量成正比，与电容器两极板间的电势差成反比？答案　不可以．电容是电容器本身的一种属性，大小由电容器自身的构成情况决定，与电容器是否带电、带多少电荷量均无关．二、平行板电容器的电容[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：图1(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．(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

5、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，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．三、平行板电容器的

6、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，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　

7、(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＝；(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