2024-2025学年沪科选修3-1 2.4 电容器 电容 学案.docx

24电容器电容知识脉络学习目标1.知道电容器的概念，相识常见的电容器，学会通过试验感知电容器的充、放电现象.2 .理解电容器的电容概念及其定义,并能用来进行有关的计算.(重点)3 .驾驭平行板电容器动态分析的问题.(重点、难点)自主预习探新知学问梳理1一、电容器和电容1.电容器(1)电容器：物理学中，把能储存电荷和电能的装置叫作电容器.(2)电容器的构造：任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体,都可以看成是电容器.(3)电容器带电荷量：是指某一极板所带电荷量的肯定值.2.电容器的充、放电充电过程放电过程定义使电容器带电的过程中和掉电容器所带电莅的过程方法将电容器的两极板与电源的两极相连用导线将电容器的两极板接通场强变更极板间的场强变大极板间的场强变小能量转化电能转化为电场能电场能转化为其他能3.电容(1)定义：电容器所带电荷量。与电容器两极板间的电势差U的比值,叫作电容器的电容.(2)定义式：C=号.(3)单位：法拉(F),1F=IO6uF=1012pE二、平行板电容器的电容1 .电容器的电容由奥塞皿身的构造因素确定，与电容器所带电荷量和两极板间的电势差无关.2 .平行板电容器的两板之间的正对面积S越大，电容C越大；板间距离d越大，电容C则越小;插入电介质后电容C增大.3 .平行板电容器的电容：C二岛.基础自测1 .思索推断(正确的打“，错误的打“X”.)(1)电容器充电后，两极板分别带上等量的异种电荷+Q和一。所以电容器的带电荷量为零(X)(2)电容为C的电容器所带电荷量为Qf若电荷量增大为2Q,则电容变为2C.(×)(3)某电容器所带电荷量为。时，电压为U,则带电荷量为2。时，电压为2t.()(4)依据C=号，当电容器两端的电压增大时，电容减小(X)(5)将电介质插入平行板电容器时，电容器的电容将变小.(X)(6)由两组铝片组成的可变电容器是通过变更正对面积来变更电容的.(J)【提示】(I)X电容器的电荷量为某一极板上所带电荷量的肯定值.2 2)X电容与电荷量无关.4 4)X电容与电压大小无关.5 5)×平行板电容器插入电介质，电容将变大.6 .下列关于电容器充电和放电的说法中，正确的是()【导学号：69682090A.电容器充电和放电时电流都由大变小B.当电容器的电量最大时，电路中电流最大C.当电容器两极板间的电压等于零时，电路中的电流最大D.当电路中的电流最大的时候，电容器储存的电能最大A充电过程，电路中电流为零时，说明自由移动的电荷“全部”聚集到了电容器上，电容器的两极板所带的电量最大，两极板间的电压最大，场强最大；电路中电流最大时，说明聚集到电容器的自由移动的电荷数为零，则电容器的两极板所带的电量为零，两极板间的电压为零，场强为零.放电过程，起先时两板间含电荷量最大，电压最高，场强最大，电流也最大，最终两极板间电量为零时，电压为零，电流也为零.所以电容器充电和放电时电流都由大变小，A正确，B、C错误；充电过程当电容器上电量最大时，电容器上储存的电能最大，电路中的电流为零，D错误.3.用限制变量法可以探讨影响平行板电容器电容的因素（如图2-4-1所示）.设两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为。.试验中，极板所带电荷量不变，下列说法正确的是（）【导学号：69682091图2-4-1A.保持S不变，增大d,则。变大B.保持S不变，增大力则。变小C.保持d不变，减小5,则。变小D.保持d不变，减小S,则。不变A由C=磊知，当S不变，增大4时，C变小，又电荷量Q不变，再由U=W知，U变大，夹角。变大，A正确，B错误；4不变，减小S时，C变小，U变大，夹角。变大，所以C、D错误.4.如图2-4-2所示为一只“极距变更型电容式传感器”的部分构件示意图.当动极板和定极板之间的距离d变更时，电容C便发生变更，通过测量电容C的变更就可知道两极板之间距离d的变更状况.在下列图中能正确反映C与d之间变更规律的图像是（）图2-4-2A由电容器的电容确定式C=工工万可知，。与4成反比，能正确反映C与rltKu之间变更规律的图像是A.合作探究攻重难I考点1|电容的理解1 .电容由电容器本身的构造确定电容器的电容是反映电容器容纳电荷本事的物理量，用比值C=S来定义，但它却是由电容器自身的构造确定的，与所带电荷量。和所加电压U无关.即使电容器不带电，其电容仍旧存在，并且是一个确定的值.2 .通过Q-U图像来理解C=S图2-4-3如图243所示，在0U图像中，电容是一条过原点的直线，其中。为一个极板上所带电荷量的肯定值，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=筋，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（或削减）的电荷量.3 .两公式C=?与C=肃%的比较J-兀K公式C=QcUC*c4kd公式特点定义式确定式意义对某电容器Q8U,但号=C不变,反映电容器容纳电荷的本事平行板电容器CoC£,CoCS,。得，反映了影响电容大小的因素联系电容器容纳电荷的本事由S来量度，由本身的结构（如平行板电容器的£、S、d等因素）来确定卜例Il有一充电的平行板电容器，两板间的电压为3V,现使它的电荷量削减3X10-4c,于是电容器两板间的电压降为原来的此电容器的电容是多大？电容器原来的带电荷量是多少？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？思路点拨：电容器的电容与极板上所带的电荷量无关.电容的定义式为C=当电荷量变更时，可以推导出C=筋，可以应用此式计算电容.【解析】电容器两极板间的电势差的变更量为U=(lY)U=IX3V=2V,lP3×1044由C=戈，得C=-2F=1.5×104F=150F.电容器原来的带电荷量为Q=CU=1.5×104×3C=4.5×104C电容器的电容是由本身确定的，与是否带电无关，所以电容器放掉全部电荷后，电容仍旧是150F.【答案】150F4.5X10-4c150F(1)电容器的电容与电容器的电荷量、电容器极板间的电压无关.(2)平行板电容器的电容只由自身因素确定.针对训练1. 一个电容器带电荷量为。时，两极板间的电势差为U,若使其带电荷量增加4X1(7c,电势差则增加20V,则它的电容是()【导学号：69682092)A.IX10-8FB.2×108FC.4×108FD.8×108FB依据电容的定义式C=S可推出计算式C=筋，故该电容器电容C=4×107h2-F=2×108F,B正确.2.(多选)两块正对的平行金属板之间夹上一层电介质，就组成了一个平行板电容器.要变更平行板电容器的电容，可以变更()A.两极板间的电压U8 .电容器所带的电荷量QC.两极板间的距离dD.两极板间的正对面积SCD电容器的电容大小与两极板间的距离"、两极板间的正对面积S和两极板间的电介质有关，所以本题答案为C、D两项.I考点2|电容器动态分析问题9 .两类基本问题(1)电容器和一电源相连，让电容器的某一物理量发生变更，求其他物理量的变更.处理原则：电容器上的电压不变.(2)电容器和电源连接后再断开，电容器的某一物理量发生变更，求其他物理量的变更.处理原则：电容器上的电荷量不变.10 处理思路(1)确定不变量.电容器与电源相连时，电压不变；电容器先充电，后与电源断开时，所带电荷量不变.(2)用确定式C=磊分析平行板电容器的电容的变更.(3)用定义式C=号分析电容器所带电荷量或两极板间电势差的变更.(4)用E=%分析电容器间场强的变更.卜例闪(多选)如图2.4.4所示的电路，闭合开关，水平放置的平行板电容器中有一个带电液滴正好处于静止状态.为了使液滴竖直向上运动，下列操作可行的是()图2-4-4A.断开开关，将两板间的距离拉大一些B.断开开关，将两板水平地向相反方向移开一些C.保持开关闭合，将两板间的距离减小一些D.保持开关闭合，以两板各自的左侧板沿为轴，同时向上(即逆时针方向)转过一个小角度思路点拨：断开开关时，电容器极板间的电荷量保持不变，变更正对面积，才能变更极板间的电场强度.保持开关闭合，电容器极板间的电压保持不变，变更极板间的距离，才能变更极板间的电场强度.BC带电液滴受到竖直向下的重力和竖直向上的电场力正好处于静止状态，有Eq=mg.两板间的电场强度E=*保持开关闭合时，U不变，当两板间的距离d减小时，E变大，此时Eq>mg,液滴竖直向上运动，C正确；保持开关闭合，以两板各自的左侧板沿为轴，同时向上(即逆时针方向)转过一个小角度，E方向变了，此时液滴不会沿竖直方向运动，所以D错误；断开开关，电容器的电荷量Q不变，E与d无关，所以断开开关，将两板间的距离拉大一些，仍有%=吆，液滴仍保持静止状态，A错误；断开开关，将两板水平地向相反方向移开一些，此时两极的正对面积S变小，E变大,此时E7AHg,所以液滴竖直向上运动，B正确.分析平行板电容器时的两个关键点(1)确定不变量：首先要明确动态变更过程中的哪些量不变，一般状况下是保持电量不变或板间电压不变.(2)恰当选择公式：要敏捷选取电容的两个公式分析电容的变更，还要应用E分析板间电场强度的变更状况.针对训练3.(多选)如图2-4-5所示，将平行板电容器与电池组相连，两板间的带电尘埃恰好处于静止状态.若将两板缓慢地错开一些，其他条件不变，贝J()【导学号:696820931图245A.电容器带电荷量不变B.尘埃仍静止C.检流计中有的电流D.检流计中有的电流BC电容器与电源相连，所以两极板间电压不变.两板错开一些，正对面积S将减小，由C=温/导C减小，由O=UC得，。减小，电容器放电，电子JtrvCZ从匕向。运动，所以电流从。向。.由七=%得，E不变，所以尘埃仍静止.当堂达标固双基1 .电容器是一种常用的电子元件，下列对电容器的相识正确的是()A.电容器的电容表示其储存电荷的实力B.电容器的电容与它所带的电荷量成正比C.电容器的电容与它两极板间的电压成正比D.电容的常用单位有F和pF,lF=103pFA电容是表示电容器容纳电荷的本事的物理量，A正确.电容是电容器本身的性质，只与正对面积、极板间的距离和电介质的性质有关，与电容器的带电荷量和两极板间的电压无关，B、C不正确.电容器的常用单位的换算关系是1F=IO6pF,D不正确.2 .(多选)有一个正放电的电容器，若使它的电荷量削减3义10一6。其电压降为原来的小贝J()【导学号：69682094)A.电容器原来带的电荷量是9X10-6c8 .电容器原来带的电荷量是4.5X10"cC.电容器原来的电压可能是5VD.电容器原来的电压可能是5X107V0C03X06BC由C=湃%="ij，解得Q=4.5X1()Fc,故A错误，B正7确；当U=5V时，C=451°F=0.9F;当S=5X10-7V时，C2=45X0-6=vn-7F=9F,这么大的电容可以说在哪里都没有，F的单位特别大，U2JXIU一般的电容都是F以及pF,故电压不行能为5×10-7V.故C项正确，D错误.3.如图2-4-6所示，平行板电容