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本文题目：高二物理教案：了解电容器

1.7 了解电容器 学案(粤教版选修3-1)

一、识别电容器

电容器：由两个互相靠近、彼此绝缘的________组成，电容器的导体间可以填充__________.

答案　导体　绝缘物质(电介质)[

二、电容器的充放电

1.充电：使电容器的两个极板带上________的过程.

2.放电：使电容器两极板上的电荷________的过程.

3.电容器所带的电荷量是指____________的绝对值.

4.电场能：指________具有的能量.

答案　1.等量异种电荷　2.中和　3.每一个极板所带电荷量　4.电场

三、电容器的电容

1.定义：电容器所带的________与它的两极板间的________的比值，叫 做电容器的电容.

2.公式表达：C=____________.

3.单位：在国际单位制中的单位是：________.如果电容器带上1库仑的电荷量时两极板间的电势差是1伏，这个电容器的电容就是________.符号：F,1 F=1 C/ V.更小的单位还有________和________.换算关系：1 F=________μF=________pF.

4.物理意义：表示电容器________能力的物理量.

答案　1.电荷量　电势差　2.QU

3.法拉　1法拉　微法　皮法　106　1012

4.储存电荷

四、决定电容的因素

1. 平行板电 容器的电容跟两极板的__________成正比，与两极板间的______成反比，并跟板间插入的______有关.

2.表示一个电容器性能的主要指标：一个是______，另一个是________.

3.耐压值表示电容器正常使用时两极板间所能承受的________.

答案　1.正对面积　距离　电介质

2.电容量　耐压能力

3.最大电压

一、识别电容器、电容器的充放电

[问题情境]

电容器是一种常用的电学元件，有广泛的用途，照相机的闪光灯，在不到11 000 s的短暂时间内发出强烈闪光，瞬时电流很大，各种电池都不能承受.在实际中，常常用电容器帮助闪光灯实现它的功能.它是怎样帮助闪光灯完成它的功能的?

1.什么是电容器?一个简单的电容器由哪几部分构成?

2.什么是电容器的充电和放电?

答案　1.电容器是一种常见的电学元件.它由两个彼此绝缘的导体和两导体间的电介质构成.

2.使电容两个极板分别带上等量异种电荷的过程叫做充电;使两极板上的电荷中和的过程叫做放电.

[要点提炼]

电容器所带的电荷量是指__________________.

答案　每一极板所带电荷量的绝对值.

二、电容器的电容

[问题延伸]

1.电容器能够储存电荷，那么它容纳电荷的能力用什么物理量来描述呢?

2.电容与场强的定义方法有什么共同之处?它是怎样定义的?

答案　1.用“电容”这一物 理量来描述.

2.都采用了比值定义法，电容是用电容器所带的电荷量跟它的两极板间的电势差的比值定义的.

[要点提炼]

电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电势差的________，叫做电容器的电容，用C表示，有C=________，单位是________，简称________，符号是________ .

答案　比值　QU　法拉　法　F

三、决定电容器的因素

[问题情境]

水缸盛水的本领，由水缸本身决定，同样道理，电容表征的是电容器容纳电荷的本领，由电容器本身决定.那么电容与电容器本身的哪些因素有关呢?

1.静电计和验电器的功能相同吗?

2.在研究“影响电容器电容大小的因素”时用了什么方法?

3.通过课本“观察与思考”你得到了怎样的结论?

4.描述一个电容器性能的指标有哪些?什么是耐压值?

答案　1.静电计是用来测电势差的仪器，验电器是检验电荷有无的仪器，功能不同.

2.因为有多个因素影响，所以采用了控制变量法.

3.结论见[要点提炼]

4.有两个，一个是电容量，另一个是耐压能力.耐压值是指电容器正常使用时两个电极间所能承受的最大电压.

[要点提炼]

平行板电容器的电容与两极板的______成正比，与两极板的________成反比，并跟板间插入的________有关.

答案　正对面积　距离　电介质

例1　下列关于电容的说法正确的是(　　)

A.电容器简称电容

B.电容器A的电容比B的大，说明A所带的电荷量比B多

C.电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器所带的电荷量

D.由公式C=QU知，电容器的电容与 电容器两极板间的电压成反比，与电容器所带的电荷量成正比

解析　电容器和电容是两个不同的概念，A选项错;由C=QU得Q=CU，可见电容器的电荷量与C和U两个物量有关，所以C大，Q不一定大，B选项错误;电容C的大小与Q、U无关，公式C=QU仅能说明Q与U的比值恒定，D选项错误.

答案　C

总结　正确理解电容器、电容这两个不同的物理概念是分析本题的前提和关键.

变式训练1　对于某个给定的平行板电容器，下列图中能够恰当地描述其所带电荷量Q、两极板间电压U、电容C之间相互关系的是(　　)

答案　BC

解析　因为电容器的电容C 与它所带的电荷量Q、两极板间的电压U无关，只跟它本身的形状、两极板间距离、正对面积、两极板间所充的电介质有关，所以凡 是表示C随U或Q变化而变化的图线都是错误的.对于给定的电容器，C=QU是不变的，反映在Q-U图象上是图线的斜率不变，正确选项为B、C.

例2　如图1所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U，现使B板带正电，则下列判断正确的是(　　)

图1

A.增大两极板之间的距离，静电计指针张角变大

B.将A板稍微上移，静电计指针张角将变大

C.若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大

D.若将A板拿走，则静电计指针张角变为零

解析　电容器上所带电荷量一定，由C ∝1d知，当d变 大时，C变小.再由C=QU得U变大;当A板上移时，正对面积S变小，C也变小，U变大;当插入玻璃板时，C变大，U变小;当将A板拿走时，相当于使d变得更大，C更小，故U应更大，故选A、B.

答案　AB[

变式训练2　将例2中静电计换为接在两极板上的电源：

(1)只 增大极板间距离，板间场强怎么变化?

(2)只减小正对面积S，电容器带电荷量怎么变化?

答案　(1)减小　(2)减少

解析　两极板与电源相连，极板间的电压U不变.

(1)由E=Ud得，增大极板间距离，场强E减小.

(2)由C∝S知，只减小极板正对面积S，电容C减小，再据Q=CU可知，电容器带电荷量减少.

【即学即练】

1.关于电容器的电容C、电压U和所带电荷量Q之间的关系，以下说法正确的是(　　)

A.C由U确定

B.C由Q确定

C.C一定时，Q与U成正比

D.C一定时，Q与U成反比

答案　C

解析　电容器的电容C由电容器本身决定，与电压U和所带电荷量Q无关，根据C=QU可知，选项C正确.

2.对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是(　　)

A.将两极板的间距加大，电容将增大

B.将两极板的间距加大， 极板所带电荷量将增大

C.将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小

D.将两极板平行错开，使正对面积减小，极板所带电荷量将减小

答案　C

解析　由C∝1d知，当d增大时，C将减小;当两极板平行错开时，S减小，故C将减小;由Q=CU可知带电荷量Q与C、U两个量有关，知道C的情况不知U的情况不能确定Q的变化.

3.平行板电容器充电后不断开 电源，逐渐增大两极板的正对面积，则下列说法正确的是(　　)[

A.电容器电容将逐渐增大

B.两极板间的电场强度将逐渐增大

C.两极板间电压将保持不变

D.两极板所带的电荷量不变

答案　AC

解析　若电容器与电源连接不断开，则两极板间电势差恒定，两极板间距离也不变，故场强大小也不变;而电容器电容随着正对面积的增大而增大，极板所带的电荷量随着电容增大也增大.

4.有一充电的平行板电容器，两板间电压为3 V，使它的电荷量减少3×10-4C，于是电容器两极板间的电压降为原来的13，此电容器的电容是多少?电容器原来的带电荷量是多少?

答案　150 μF　4.5×10-4C

解析　由C=ΔQΔU=3×10-4C3 V-3×13 V=1.5×10-4F=150 μF

由Q=CU可知Q=1.5×10-4×3 C=4.5×10-4C.

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