第一章 学案9 10 电容器和电容 静电的应用及危害
《静电的应用及危害》 教学设计
《静电的应用及危害》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标（1）学生能够理解静电产生的原因和本质。
（2）学生能够列举静电在生活和生产中的常见应用实例。
（3）学生能够描述静电带来的危害及预防措施。
2、过程与方法目标（1）通过实验观察和分析，培养学生的观察能力和逻辑思维能力。
（2）通过小组讨论和交流，提高学生的合作学习能力和语言表达能力。
3、情感态度与价值观目标（1）培养学生对科学的好奇心和探索精神。
（2）使学生认识到科学技术的两面性，增强学生的安全意识和环保意识。
二、教学重难点1、教学重点（1）静电的产生原理。
（2）静电的应用实例。
（3）静电的危害及预防。
2、教学难点（1）静电在工业生产中的应用原理。
（2）静电危害的防范措施。
三、教学方法讲授法、实验法、讨论法、多媒体辅助教学法四、教学准备实验器材（静电发生器、验电器、毛皮、丝绸等）、多媒体课件五、教学过程（一）导入新课（5 分钟）通过播放一段冬天脱毛衣时产生静电火花的视频，引起学生的兴趣，提问学生在生活中还遇到过哪些静电现象，从而导入新课。
（二）新课讲授（30 分钟）1、静电的产生（8 分钟）（1）教师演示用毛皮摩擦橡胶棒，丝绸摩擦玻璃棒，然后分别用摩擦后的橡胶棒和玻璃棒靠近验电器，观察验电器指针的偏转情况，引导学生得出静电产生的原因是摩擦起电。
（2）讲解静电产生的本质是物体得失电子，使物体带上正电或负电。
2、静电的应用（10 分钟）（1）利用多媒体展示静电复印、静电喷漆、静电除尘的图片和视频，讲解其工作原理和优点。
静电复印：先在硒鼓上充电，使其表面带上静电，然后通过光学系统将原稿图像投射到硒鼓上，有图像的地方电荷被导走，没有图像的地方仍保留电荷，再在硒鼓上撒上墨粉，墨粉会被带电荷的地方吸附，最后将墨粉转印到纸上，经过加热定影，就得到了复印件。
静电喷漆：在喷枪和被涂物之间加上高压静电，使喷枪喷出的漆雾带上电荷，在电场力的作用下，漆雾会均匀地吸附在被涂物表面，提高了喷漆的效率和质量。
《静电的利用及危害》教案（科教版选修3-1）
《静电的利用及危害》教案（科教版选修3-1）第一篇：《静电的利用及危害》教案(科教版选修3-1)静电的利用及危害教学目标1、理解静电感应现象,知道静电平衡条件；2、理解静电屏蔽重点难点重点：静电现象的应用难点：静电感应现象的解释教具高压起电机、多媒体教学过程一、静电平衡的特点1、处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。
2、处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面。
3、导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。
地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个等势体。
这是我们可以选大地做零电势体的一个原因。
二、阅读课本了解本节内容，并回答下列问题：1、放电现象有哪些？2、什么是火花放电？什么是接地放电？3、尖端放电的原理是什么？4、尖端放电的原理有何应用？避雷针的发展历史是怎样的？5、静电有哪些应用？6、哪些地方应该防止静电？高考学习网－中国最大高考学习网站 | 我们负责传递知识！二、利用实验和录像教学：高压起电机、电荷分布演示器、静电现象（包括静电复印、静电除尘、静电喷漆录象）三、解决问题1、火花放电和接地放电；2、火花放电是指物体上积累了电荷，且放电时出现火花的放电现象；接地放电是指为了防止物体上过量积累电荷，而用导体与大地连接，把电荷接入大地进行时时放电的现象；3、尖端放电的原理：物体表面带电密集的地方—尖端，电场强度大，会把空气分子“撕裂”，变为离子，从而导电；4、可以应用到避雷针上；避雷针的发展史介绍富兰克林与国王的避雷针“尖端”与“圆端”之争；5、静电除尘，静电复印，静电喷漆；6、静电产生的火花能引起火灾，如油罐、纺织厂、危险制品等地方都必须避免静电；四、练习1.如图，在真空中有两个点电荷A和B，电量分别为－Q和＋2Q，它们相距L，如果在两点电荷连线的中点O有一个半径为r（2r＜L）的空心金属球，且球心位于O点，则球壳上的感应电荷在O点处的场强大小________方向_________．作业课后“问题与练习高考学习网－中国最大高考学习网站 | 我们负责传递知识！第二篇：静电的产生利用及危害静电的产生利用及危害摘要：在生活中我们常常会碰到这种现象：晚上脱衣服睡觉时，有时会听见噼里啪啦的响声，不小心碰到一个人时会感觉到被电了一下，这些都是发生在人体的静电。
高中物理第一章静电场电容器与电容导学案新人教选修
第八节、电容器与电容（1课时）教材分析：教材首先讲解了电容的功用，通过介绍电容器的构造及使用，使学生认识电容器有储存电荷的本领，同时介绍了电容的概念、定义式，再讲解电容器的电容与哪些因素有关．整个这一节的内容，是后面学习LC振荡电路的必备知识，是学习交变电路和电子线路的基础，关于电容器的充放电现象和电容概念，是高中物理教学的重点和难点之一，又比较抽象，因此再教学中，可以多增设实验，让学生易于理解和接受，同时培养学生的实验观察能力和科学探究能力．一、教学目标（一）知识与技能1、通过媒体展示电容器实物让学生知道什么是电容器及常见的电容器的构成；2、通过电容充放电现象的实验演示让学生理解电场能的基本概念，知道电容器充电和放电时的能量转换；3、通过多媒体展示“水容量”和“电容量”的动态变化过程理解电容器电容的概念及定义式，并能用来进行有关的计算；4、通过实验演示让学生知道平行板电容器的电容与哪些因素有关，有什么关系；掌握平行板电容器的决定式并能运用其讨论有关问题，培养学生分析问题与解决问题的能力。
（二）过程与方法结合实物观察与演示，通过学生的亲自实践与体会，在具体练习的计算过程中理解掌握电容器的相关概念、性质。
（三）情感态度与价值观体会电容器在实际生活中的广泛应用，培养学生探究新事物的兴趣；电容器两极带等量异种电荷，让学生体会物理学中的对称美。
二、重点、难点、疑点及解决办法1．重点电容的概念，影响电容大小的因素2．难点电容的概念，电容器的电量与电压的关系，电容的充、放电3．疑点两极间电势差增加1伏所需电量的多少是衡量电容器电容大小的标志。
4．解决办法用充了电的电容器短路放电产生白炽的火花使学生感受到电容器有“容纳（储存）电荷”的功能。
为使学生理解充、放电的抽象过程。
用自制的充放电的电路中的示教电流表显示充、放电过程，为使学生理解电容器电量与电压的抽象关系，不同电压、不同电容的电容器充电再放电时的声音与亮光形象的展示这一抽象关系。
2017秋高中物理第一章静电场6电容器和电容7静电的应用及危害导学案教科版选修3_1
6 电容器和电容7 静电的应用及危害[学习目标] 1.知道电容器的概念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.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.4.了解静电的应用以及防止静电危害的办法.一、电容器及电容[导学探究] (1)把电容器的两个极板分别与电源两极相连，对电容器进行充电，该过程中能量是如何转化的？当把电容器两极相接，对电容器进行放电，该过程中能量是如何转化的？(2)当电容器的带电荷量增加时，电容器两极板间的电势差如何变化？带电荷量Q 和板间电势差U 的比值是否发生变化？答案 (1)充电过程中电源内的化学能转化为电容器内的电场能；放电过程中电容器的电场能转化为电路的内能. (2)增大 不变[知识梳理]1.电容器：储存电荷和电能的元件.任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体都可以看成一个电容器.2.电容器的充放电(1)充电：把电容器的两极板分别与电池组的两极相连，两个极板分别带上等量的异号电荷的过程，充电过程中，由电源获得的电能储存在电容器中.(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，放电过程中，电场能转化为其他形式的能量. 3.电容(1)定义：描述电容器储存电荷能力的物理量.(2)公式C ＝QU，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.说明(1)电容是表示电容器储存电荷特性的物理量，只决定于电容器本身，而与Q 、U 无关；(2)C ＝Q U是电容的定义式，对任何电容器都适用；(3)C ＝Q U ＝ΔQΔU，电容器的电容在数值上等于两极板上每升高(或降低)单位电压时增加(或减少)的电荷量.[即学即用] 判断下列说法的正误.(1)电容器充电电荷量越多，电容增加越大.(×) (2)电容器的电容跟它两极板间所加电压成反比.(×) (3)电容器的电容越大，所带电荷量就越多.(×)(4)对于确定的电容器，它所充的电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变.(√) 二、平行板电容器的电容及常用电容器[导学探究] 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 ＝Q U，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 ＝Q U，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，观察电势差U (静电计指针偏角)的变化，依据C ＝Q U，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. [知识梳理] 1.平行板电容器(1)构成：由两个彼此绝缘又相互靠近的平行金属板组成. (2)电容的决定因素电容与两板正对面积S 成正比，与电介质的相对介电常数εr 成正比，与极板间距离d 成反比.(3)表达式C ＝εr S4πkd，εr 为相对介电常数，真空时εr ＝1.其他电介质时εr ＞1.提醒：C ＝Q U 适用于所有电容器；C ＝εr S4πkd仅适用于平行板电容器.2.常用电容器(1)分类：从构造上看，可以分为固定电容器和可变电容器两类. (2)电容器的额定电压和击穿电压： ①额定电压：电容器能够正常工作时的电压.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.[即学即用] 判断下列说法的正误.(1)将平行板电容器两极板的间距加大，电容将增大.(×)(2)将平行板电容器两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小.(√) (3)在平行板电容器极板间插入电介质，电容将增大.(√) (4)电容器外壳上标的是额定电压.(√) 三、静电的应用及危害 [知识梳理] 1.静电的应用(1)静电喷涂的工作原理：设法使精细的油漆液滴飞离喷嘴时带上同种电荷，彼此排斥，并在电场力的作用下飞向作为电极的工件.(2)激光打印机的工作原理：利用正、负电荷互相吸引. 2.静电的危害(1)雷雨云的雷鸣闪电给人类造成巨大损失. (2)静电火花点燃易燃物质引起爆炸和火灾. (3)静电放电引起电子设备的故障，造成电磁干扰.(4)静电放电击穿集成电路和精密的电子元件，或促使元件老化，降低生产成品率. (5)静电在工业中如电子工业、胶片和塑料工业、造纸印刷工业、纺织工业中都会产生危害. 3.静电危害的防止(1)尽快导走多余电荷，避免静电积累. (2)调节空气的湿度.(3)在易燃、易爆气体和粉尘聚集的场所保持良好的通风. [即学即用] 判断下列说法的正误.(1)油罐车后有一条拖在地上的铁链条，是利用了静电.(×) (2)在印染厂中保持适当的湿度，是为了防止静电的危害.(√)(3)在地毯上夹杂0.05～0.07mm 的不锈钢丝导电纤维，是为了防止静电的危害.(√)一、对电容器、电容的理解1.C ＝Q U为比值定义法.C 的大小与Q 、U 无关，只跟电容器本身有关，当Q ＝0时，U ＝0，而C 并不为零.2.电容器的电容是由电容器的自身结构决定的，计算电荷量变化时也可以根据C ＝Q U ＝ΔQΔU来计算.例1 (多选)下列关于电容的说法正确的是( ) A.电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量B.电容器A 的电容比B 的大，说明A 的带电荷量比B 多C.电容在数值上等于使两极板间的电势差为1V 时电容器需要带的电荷量D.由公式C ＝Q U知，若电容器两极间电压为10V ，极板带电量为2×10－5C.则电容器电容大小为5×105F 答案 AC解析 电容反映电容器容纳电荷本领的大小，A 对.电容器A 的电容比B 的大，只能说明电容器A 容纳电荷的本领比B 强，与是否带电无关，B 错；电压为10V ，电荷量为2×10－5C 时，电容C ＝Q U＝2×10－6F ，D 错.例2 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？答案 1.5×10－4F 1.5×10－4F 3×10－4C解析 C ＝Q U ＝4.5×10－43F ＝1.5×10－4F.电容器电压降为2V 时，电容不变，仍为1.5×10－4F. 此时所带电荷量为Q ′＝CU ′＝1.5×10－4×2C ＝3×10－4C. 二、平行板电容器的电容及动态分析 1.平行板电容器动态问题的分析方法 抓住不变量，分析变化量，紧抓三个公式：C ＝Q U 、E ＝U d 和C ＝εr S4πkd2.平行板电容器的两类典型问题(1)平行板电容器始终连接在电源两端：电势差U 不变.由C ＝εr S 4πkd ∝εr S d 可知C 随d 、S 、εr 的变化而变化.由Q ＝UC ＝U ·εr S4πkd，可知，当U 不变时，Q 也随d 、S 、εr 的变化而变化.由E ＝U d ∝1d可知，当U 不变时，E 随d 的变化而变化.(2)平行板电容器充电后，切断与电源的连接：电荷量Q 保持不变.由C ＝εr S 4πkd ∝εr Sd 可知C随d 、S 、εr 的变化而变化.由U ＝Q C ＝4πkdQ εr S ∝dεr S可知，当Q 不变时，U 也随d 、S 、εr 的变化而变化.由E ＝U d ＝Q Cd ＝4πkQ εr S ∝1εr S可知，E 随S 、εr 的变化而变化，而与d 无关.例3 (多选)如图4所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板间的电势差U ，现使B 板带正电，实验中，电荷量不变，则下列判断正确的是( )图4A.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 答案 AB解析 电容器上所带电荷量一定，由公式C ＝εr S 4πkd 得，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 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.针对训练 如图5所示是一个由电池、电阻R 、开关S 与平行板电容器组成的串联电路，开关S 闭合.一带电液滴悬浮在两板间P 点不动，下列说法正确的是( )图5A.带电液滴可能带正电B.增大两极板间距离的过程中，电阻R 中有从a 到b 的电流，电容器中负电荷从B 运动到AC.断开S ，减小两极板正对面积的过程中，液滴将加速下降D.断开S ，减小两极板距离的过程中，液滴静止不动 答案 D解析 带电液滴在重力和电场力作用下处于平衡状态，电场力方向向上，电场方向向下，故液滴带负电，A 选项错误.由C ＝εr S4πkd 和Q ＝CU 可知，两极板间距离增大的过程中，C 变小，所以Q 变小，因此电容器放电，放电电流的方向从a 到b ，负电荷由B 板经电源和电阻R 流向A 板，选项B 错误.断开S ，由C ＝εr S 4πkd 、Q ＝CU 和U ＝Ed 知E ＝4k πQεr S ，Q 不变，S 减小，所以E 增大，电场力大于重力，液滴将加速上升，C 选项错误.由E ＝4k πQεr S 知，Q 不变，d减小，E 不变，液滴静止不动，D 选项正确.三、静电现象的应用1.应用静电现象的基本原理一般是让带电的物质微粒在电场力作用下奔向并吸附到异性电极或带电体上，理解这一原理是解决这类问题的关键.2.强电场电离空气后，电子在电场力作用下向高电势运动，从而使微粒吸附电子而带负电. 例4 (多选)如图6为静电除尘器除尘机理的示意图.尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘的目的.下列表述正确的是( )图6A.到达集尘极的尘埃带正电荷B.电场方向由集尘极指向放电极C.带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同D.同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大 答案 BD解析 集尘极与电源的正极相连带正电，放电极带负电，尘埃在电场力作用下向集尘极迁移，说明尘埃带负电荷，A 项错误；电场方向由集尘极指向放电极，B 项正确；带电尘埃带负电，因此所受电场力方向与电场方向相反，C 项错误；同一位置电场强度一定，由F ＝qE 可知，尘埃电荷量越多，所受电场力越大，D 项正确.1.(多选)下列关于电容器和电容的说法中，正确的是( )A.根据C ＝Q U可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，跟两板间的电压成反比 B.对于确定的电容器，其所带电荷量与两板间的电压成正比C.无论电容器的电压如何变化(小于击穿电压且不为零)，它所带的电荷量与电压的比值都恒定不变D.电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，其大小与加在两板间的电压无关 答案 BCD解析 由于电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，是电容器的一种特性.一个电容器对应唯一的电容值，不能说电容器的电容与其所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比，因此A 错误，C 、D 正确.由于电容是定值，由Q ＝CU 知，其所带电荷量与两板间的电压成正比，故B 正确.2.一个已充电的电容器，若使它的电量减少3×10－4C ，则其电压减少为原来的13，则( )A.电容器原来的带电量为9×10－4C B.电容器原来的带电量为4.5×10－4CC.电容器原来的电压为1VD.电容器的电容变为原来的13答案 B解析 由C ＝ΔQΔU 得ΔQ ＝C (U －13U )＝23CU ＝23QQ ＝32ΔQ ＝4.5×10－4C ，故B 正确.因电容器的电容不知，所以无法得出电容器原来的电压，C 错.电容是由电容器本身决定，跟电压和电荷量的变化无关，所以电容器的电容不变，D 错误.3.(多选)如图7所示，电路中A 、B 为两块竖直放置的金属板，C 是一只静电计，开关S 合上后，静电计指针张开一定角度，下述做法可使静电计指针张角增大的是( )图7A.使A 、B 两板靠近一些B.使A 、B 两板正对面积减小一些C.断开S 后，使A 板向左平移一些D.断开S 后，使A 、B 正对面积减小一些 答案 CD解析 静电计显示的是A 、B 两极板间的电压，指针张角越大，表示两板间的电压越高.当合上S 后，A 、B 两板与电源两极相连，板间电压等于电源电压不变，静电计指针张角不变；当断开S 后，板间距离增大，正对面积减小，都将使A 、B 两板间的电容变小，而电容器所带的电荷量不变，由C ＝Q U可知，板间电压U 增大，从而静电计指针张角增大.所以本题的正确选项是C 、D.4.如图8所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一固定在P 点的点电荷，以E 表示两板间的电场强度，E p 表示点电荷在P 点的电势能，θ表示静电计指针的偏角.若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则( )图8A.θ增大，E 增大B.θ增大，E p 不变C.θ减小，E p 增大D.θ减小，E 不变答案 D解析 若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离，根据C ＝εr S4πkd 可知，C 变大；根据Q ＝CU 可知，在Q 一定的情况下，两极板间的电势差减小，则静电计指针偏角θ减小；根据E ＝U d ，Q ＝CU ，C ＝εr S 4πkd 联立可得E ＝4πkQεr S ，可知E 不变；P 点离下极板的距离不变，E 不变，则P 点与下极板的电势差不变，P 点的电势不变，故E p 不变；由以上分析可知，选项D 正确.一、选择题(1～6题为单选题，7～10题为多选题) 1.下列关于电容器的叙述正确的是( )A.电容器是储存电荷的容器，只有带电的容器才能称为电容器B.两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，当带电时构成电容器，不带电时不是电容器C.电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和D.电容器充电过程是将其他形式的能转化为电容器的电能并储存起来；电容器的放电过程，是将电容器储存的电能转化为其他形式的能 答案 D解析 电容器既然是储存电荷的容器，它里面有无电荷不影响其储存电荷的能力，A 、B 错误；电容器所带的电荷量指任一极板电荷量的绝对值，C 错误；电容器的充、放电伴随能量的转化，D 正确.2.一个电容器带电荷量为Q 时，两极板间电压为U ，若使其带电荷量增加4.0×10－7C 时，它两极板间的电势差增加20V ，则它的电容为( ) A.1.0×10－8F B.2.0×10－8F C.4.0×10－8F D.8.0×10－8F答案 B解析 C ＝ΔQ ΔU ＝4.0×10－720F ＝2.0×10－8F.故选B.3.如图1所示，为某一电容器中所带电荷量和两端电压之间的关系图线，若将该电容器两端的电压从40V 降低到36V ，对电容器来说正确的是( )图1A.是充电过程B.是放电过程C.该电容器的电容为5×10－2F D.该电容器的电荷量变化量为0.2C 答案 B解析 由Q ＝CU 知，U 降低，Q 减小，故为放电过程，A 错，B 对；由C ＝Q U ＝0.240F ＝5×10－3F ，可知C 错；ΔQ ＝C ΔU ＝5×10－3×4C ＝0.02C ，D 错.4.如图2所示，将平行板电容器接在电池组两极间，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，则( )图2A.电容器带电荷量不变B.电源中将有电流从正极流出C.尘埃仍静止D.电流计中将有电流，电流方向为b →a 答案 C解析 电容器与电池组连接，其电压不变，带电尘埃静止，静电力与重力平衡，qE ＝mg ，两极板错开时电场强度不变，故C 正确；因电容减小，由Q ＝CU ，知电荷量Q 减小，电容器放电，电流方向为a →b ，A 、B 、D 错误.5.图3为一只“极距变化型电容式传感器”的部分构件示意图.当动极板和定极板之间的距离d 变化时，电容C 便发生变化，通过测量电容C 的变化就可知道两极板之间距离d 的变化情况.在下列图中能正确反映C 与d 之间变化规律的图像是( )图3答案 A解析 由平行板电容器电容的决定式C ＝εr S4πkd 可知，电容C 与两极板之间距离d 成反比，在第一象限，反比例函数图像是双曲线的一支，选项A 正确.6.在医疗手术中，为防止麻醉剂乙醚爆炸，地砖要用导电材料制成，医生和护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套，一切设备要良好接地，甚至病人身体也要良好接地，这样做是为了( ) A.除菌消毒 B.消除静电 C.利用静电 D.防止漏电答案 B7.静电喷涂机原理如图4所示.静电喷涂机接高压电源，工作时涂料微粒会向带正电的被喷涂工件高速运动，微粒最后被吸到工件表面.关于静电喷涂机的涂料微粒，下列表述正确的是( )图4A.微粒带正电B.微粒带负电C.微粒受电场力作用D.微粒受重力作用 答案 BC解析 静电喷涂机接高压电源的负极，所以喷出的涂料微粒带负电.故A 错误，B 正确；由于静电感应工件的表面将会带上正电，对周围的带负电的涂粒微粒产生吸引力，带负电的涂料微粒在库仑力的作用下向工件运动.故C 正确，D 错误.8.如图5所示，当待测物体在左右方向发生位移时，电介质随之在电容器两极板之间移动.如果测出了电容的变化，就能知道物体位移的变化.若电容器的电容变大，则物体的位移可能的变化是( )图5A.加速向右移动B.加速向左移动C.减速向右移动D.减速向左移动答案 BD解析 电介质插入电容器板间的部分越多，相对介电常数εr 越大，电容C 越大，故只有电介质板移动的方向会影响εr的大小，而与其做加速运动还是减速运动无关.由于相对介电常数εr 发生变化而引起电容器的电容C 的变化，根据C ＝εr S4πkd 可知，当电容C 变大时，εr应该增大，电介质板应向左移动，所以选项B 、D 正确.9.如图6所示，平行板电容器两极板A 、B 与电池两极相连，一带正电小球悬挂在电容器内部.闭合开关S ，充电完毕后悬线偏离竖直方向夹角为θ，则( )图6A.保持S 闭合，将A 板向B 板靠近，则θ增大B.保持S 闭合，将A 板向B 板靠近，则θ不变C.断开S ，将A 板向B 板靠近，则θ增大D.断开S ，将A 板向B 板靠近，则θ不变 答案 AD解析 保持开关S 闭合，电容器两端间的电势差不变，带正电的A 板向B 板靠近，极板间距离减小，电场强度E 增大，小球所受的电场力变大，θ增大，故A 正确，B 错误；断开开关S ，电容器所带的电荷量不变，C ＝εr S 4πkd ，E ＝U d ＝Q Cd ＝4πkQεr S ，知d 变化，E 不变，电场力不变，θ不变.故C 错误，D 正确.10.如图7所示，平行板电容器与直流电源连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可被忽略.一带负电的油滴被固定于电容器中的P 点.现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则( )图7A.平行板电容器的电容将变小B.静电计指针偏转角变小C.带电油滴的电势能将减少D.若先将电容器的上极板与电源正极间的导线断开，再将下极板向下移动一小段距离，则带电油滴所受静电力不变 答案 ACD解析 将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，由C ＝εr S 4πkd 知，平行板电容器的电容将变小，选项A 正确；P 点的电势φP 随d 的增大而增大，带电油滴的电势能E p ＝－q φP将减少，选项C 正确；静电计两端的电势差恒定，指针偏转角不变，选项B 错误；若先将上极板与电源正极间的导线断开，电荷量Q 一定，两极板间的电场强度E ＝U d ＝4k πQ εr S，与d 无关，则带电油滴所受静电力不变，选项D 正确. 二、非选择题11.如图8所示，一平行板电容器接在U ＝12V 的直流电源上，电容C ＝3.0×10－10F ，两极板间距离d ＝1.20×10－3m ，g 取10m/s 2，求：图8(1)该电容器所带电荷量.(2)若板间有一带电微粒，其质量m ＝2.0×10－3kg ，恰在板间处于静止状态，则该微粒带电荷量为多少？带何种电荷？ 答案 (1)3.6×10－9C (2)2.0×10－6C 负电荷 解析 (1)由公式C ＝Q U得Q ＝CU ＝3.0×10－10×12C ＝3.6×10－9C.(2)若带电微粒恰在极板间静止，则带电微粒带负电，并且有qE ＝mg ，而E ＝U d ，解得q ＝mgd U＝2.0×10－3×10×1.20×10－312C ＝2.0×10－6C.12.如图9所示，平行板电容器的两个极板A 、B 分别接在电压为60V 的恒压电源上，两极板间距为3cm ，电容器带电荷量为6×10－8C ，A 极板接地.求：图9(1)平行板电容器的电容；(2)平行板电容器两板之间的电场强度； (3)距B 板2cm 的M 点处的电势. 答案 (1)1×10－9F(2)2×103V/m ，方向竖直向下 (3)－20V解析 (1)平行板电容器的电容C ＝Q U ＝6×10－860F ＝1×10－9F(2)两板之间为匀强电场，则E ＝U d ＝603×10－2V/m ＝2×103V/m ，方向竖直向下.(3)M 点距A 板间距离为d AM ＝d －d BM ＝1 cmA 与M 间电势差U AM ＝Ed AM ＝20 V又U AM ＝φA －φM ，φA ＝0 可得φM ＝－20 V.13.如图10所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C ，极板间距离为d ，上极板正中有一小孔.质量为m ，电荷量为＋q 的小球从小孔正上方高h 处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰好为零(空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g ).求：图10(1)小球到达小孔处的速度；(2)极板间电场强度大小和电容器所带电荷量； (3)小球从开始下落到运动到下极板处所用的时间. 答案 (1)2gh(2)mg (h ＋d )qd mg (h ＋d )Cq (3)h ＋d h2hg解析 (1)小球从开始下落到上极板间做自由落体运动，由v 2＝2gh ，得v ＝2gh . (2)在极板间带电小球受重力和电场力作用，由牛顿第二定律得：mg －qE ＝ma 由运动学公式知：0－v 2＝2ad 整理得电场强度E ＝mg (h ＋d )qd由U ＝Ed ，Q ＝CU ， 得电容器所带电荷量Q ＝mg (h ＋d )Cq. (3)由h ＝12gt 12，0＝v ＋at 2，t ＝t 1＋t 2整理得t ＝h ＋d h2h g.。
静电场静电力与电容器的作用与应用
静电场静电力与电容器的作用与应用静电场是描述电荷之间相互作用的一种物理场。
在静电场中，存在着静电力的作用，它可通过电容器来实现一系列的电学应用。
本文将从静电场静电力的原理以及电容器的作用与应用两个方面展开讨论。
一、静电场静电力的原理静电力是指在静电场中由于电荷之间的相互作用而产生的力。
根据库仑定律，两个点电荷之间的静电力正比于它们电荷量的乘积，反比于它们之间距离的平方。
静电力的大小与方向由电荷之间的相对位置和性质决定。
当两个带电体之间存在电荷的差异时，它们之间就会形成电场。
电场是一个具有方向的物理量，用于描述电荷受力的性质。
在电场中，静电力将沿着电场线的方向作用于电荷。
二、电容器的作用与应用电容器是一种用于储存电荷的电路元件。
它由两个导体板（通常是金属板）和介质（通常是绝缘体或电介质）组成。
当电容器与电源相连接时，电荷将从电源中流向电容器，在两个导体板之间形成一个电场。
1. 储能和释能电容器的主要作用之一是储存电能。
当电容器与电源连接时，电荷从电源中流向电容器，导致导体板上的电荷积累增加，电场逐渐形成。
在这个过程中，电容器储存了电能。
当电源断开时，电容器释放储存的电能，并将其传递到电路中的其他元件。
2. 平滑电压电容器可以平滑电压，即通过吸收和释放电荷来调节电路中的电压。
在一些电子设备中，电容器被用作稳压器或滤波器，以确保电压在一定范围内保持稳定。
3. 调制信号电容器的作用还可用于信号调制。
在调制中，电容器和电阻组成RC电路，其中电容器可用来调节信号的幅度和频率。
这在通信领域和音频设备中经常被应用，例如调制解调器和音响设备。
4. 传感器应用某些类型的电容器可以用于传感器应用。
例如，接触式传感器可以测量电容器之间的电荷变化，并将其转换为一个可测量的电压信号。
这在触摸屏、湿度传感器和接近开关等设备中得到广泛应用。
三、电容器的特点与选择电容器的选择应根据具体的应用需求而定。
以下是一些常见的电容器特点和选择因素：1. 电容量（容量）：电容器的电容量决定了其储存电荷的能力。
第一章 学案9-10
学案9 电容器和电容 学案10 静电的应用及危害[学习目标定位] 1.知道电容器的概念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.了解平行板电容器电容与哪些因素有关，并能用其讨论有关问题.4.了解静电的应用以及防止静电危害的办法．一、电容器1．储存电荷和电能的元件叫电容器．任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，就构成一个电容器．2．电容器任一个极板带电荷量的绝对值叫做电容器的电荷量． 二、电容器的电容一个电容器所带的电荷量Q 与电容器两极间的电势差U 成正比，比值QU 是一个常量．它与电荷量Q 和电压U 无关，反映了电容器储存电荷的能力，叫做电容．电容的单位是法拉，简称法，符号是F.1 μF ＝10－6 F,1 pF ＝10－12F.三、平行板电容器的电容平行板电容器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 越小；插入电介质后电容C 增大．(即C ＝εr S4πkd ，εr 为电介质的相对介电常数)四、 常用电容器从构造上看可分为固定电容器和可变电容器．电容器能长期正常工作时所能承受的电压叫额定电压，电容器的电压超过某一限度，电介质被击穿，这个极限电压称为击穿电压．电容器外壳上标的是额定电压，比击穿电压低． 五、静电的应用有静电喷涂、静电屏蔽、静电除尘器、静电复印机、激光打印机等．预防静电危害的方法有尽快导走多余电荷，避免静电积累；调节空气的湿度；易燃易爆环境中保持良好的通风、消除静电火花的引爆条件.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．任意两个彼此绝缘又相距很近的导体，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 ＝Q U ＝ΔQΔU ，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．[延伸思考] 是否可以根据C ＝QU 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：(1)如图1所示，保持Q 和d 不变，增大(或减小)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 ＝QU，分析电容C 的变化．图1(2)图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 ＝QU，分析电容C 的变化．(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 ＝QU，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εr 成正比，与极板间距离d 成反比，其表达式为C ＝εr S4πkd ，两板间为真空时相对介电常数εr ＝1，其他任何电介质的相对介电常数εr 都大于1.2．C ＝Q U 适用于所有电容器；C ＝εr S4πkd 仅适用于平行板电容器．三、平行板电容器的动态分析[问题设计] 1．如图4所示，平行板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 ＝εr S 4πkd ，S 增大时，C 增大．根据C ＝QU 得Q ＝CU ，所以Q 增大，电场强度E ＝Ud不变．(2)根据C ＝εr S 4πkd ，d 增大时，C 减小，由于Q ＝CU ，所以Q 减小，电场强度E ＝Ud 减小．2．在图4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 (1)根据C ＝εr S 4πkd ，S 增大时，C 增大，由于U ＝Q C ，所以U 减小，电场强度E ＝Ud 减小．(2)根据C ＝εr S 4πkd ，d 增大时，C 减小，由于U ＝Q C ，所以U 增大，电场强度E ＝U d ＝Q Cd ＝Qεr S4πkd ·d ＝4πkQεr S，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 ＝QU；(2)平行板电容器内部是匀强电场，E ＝Ud ；(3)平行板电容器电容的决定式C ＝εr S4πkd. 2．两种典型题型(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． 四、静电的应用及危害 [问题设计]静电是自然界中普遍存在的物理现象．它既可以为人类所利用，造福人类，也会给人类造成麻烦，甚至危害．请阅读教材本节内容回答下列问题．(1)人类利用静电的例子有哪些？静电又给人类带来了哪些危害？(2)如何防止静电的危害？答案 (1)静电的应用：静电喷涂、静电除尘器、静电屏蔽、静电复印机、激光打印机等． 静电的危害：雷鸣闪电造成人畜伤亡，静电火花引发的爆炸和火灾，静电放电导致电子设备的故障，以及工业中的一些静电危害等．(2)防止静电危害的措施有：①尽快导走多余电荷，避免静电积累；②调节空气的湿度；③易燃易爆环境中保持良好的通风、消除静电火花的引爆条件．1．(对电容器及电容的理解)电容器是一种常用的电子元件．对电容器认识正确的是( ) A ．电容器的电容表示其储存电荷的能力 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μF 和pF,1 μF ＝103 pF 答案 A解析 电容是表示电容器储存电荷本领大小的物理量．电容的大小是由电容器本身结构决定的，与两板间电压及电容器所带电荷量无关．单位μF 与pF 的换算关系为1 μF ＝106 pF. 2．(对电容器及电容的理解)某电容器上标有“25 μF 450 V ”字样，下列对该电容器的说法中正确的是( )A ．要使该电容器两极板之间电压增加1 V ，所需电荷量为2.5×10－5 CB ．要使该电容器带电荷量为1C ，两极板之间需加电压2.5×10－5 VC ．该电容器能够容纳的电荷量最多为2.5×10－5 CD ．该电容器能够承受的最大电压为450 V 答案 A解析 由电容器的定义式C ＝Q U 可得C ＝ΔQΔU ，所以ΔQ ＝C ·ΔU ＝2.5×10－5×1 C ＝2.5×10－5C ，A 正确．若Q ＝1 C ，则U ＝QC ＝4×104 V ，B 错误．当电容器的电压为450 V 时，电容器的电荷量Q ′＝CU ′＝2.5×10－5×450 C ＝1.125×10－2 C ，C 错误.450 V 是电容器的额定电压，低于击穿电压，D 错误．3．(平行板电容器的动态分析)连接在电池两极上的平行板电容器，当两板间的距离减小时( )A ．电容器的电容C 变大B ．电容器极板的带电荷量Q 变大C ．电容器两极板间的电势差U 变大D ．电容器两极板间的电场强度E 变大 答案 ABD解析 平行板电容器的电容C ＝εr S4πkd.当两极板间距离d 减小时，电容C 变大，选项A 正确．平行板电容器连接在电池两极上，两极板间的电压为定值，选项C 错误．根据电容定义式，C ＝Q /U ，Q ＝CU ，U 不变，C 变大，所以Q 变大，选项B 正确．平行板电容器两极板间的电场是匀强电场，E ＝U /d ，U 不变，d 减小，所以E 变大，选项D 正确．4．(对平行板电容器电容的理解)平行板电容器充电后断开电源，现将其中一块金属板沿远离另一极板的方向平移一小段距离．下图表示此过程中电容器两极板间电场强度E 随两极板间距离d 的变化关系，正确的是( )答案 C解析 由于平行板电容器充电后断开电源，电容器所带电荷量保持不变，两极板间电场强度E ＝U d ＝Q Cd ＝4k πQ εr S，E 随两极板间距离d 的增大保持不变，C 正确，A 、B 、D 错误．题组一 对电容器及电容定义式的理解1．下列关于电容器和电容的说法中，正确的是( )A ．根据C ＝Q /U 可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，跟两板间的电压成反比B ．对于确定的电容器，其所带电荷量与两板间的电压成正比C ．无论电容器的电压如何变化(小于击穿电压且不为零)，它所带的电荷量与电压的比值都恒定不变D ．电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，其大小与加在两板间的电压无关 答案 BCD解析 电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，是电容器的一种特性．一个电容器对应唯一的电容值，不能说电容器的电容与其所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比．因此A 错误，C 、D 正确．由于电容是定值，由Q ＝CU 知，其所带电荷量与两板间的电压成正比，故B 正确．2．下列选项描述的是对给定的电容器充电时电荷量Q 、电压U 、电容C 之间相互关系的图像，其中正确的是( )答案 BCD3．下列关于电容器的说法中，正确的是( ) A ．电容越大的电容器，带电荷量也一定越多 B ．电容器不带电时，其电容为零C ．由C ＝Q /U 可知，C 不变时，只要Q 不断增加，则U 可无限制地增大D ．电容器的电容跟它是否带电无关 答案 D4．有一个正充电的电容器，若使它带的电荷量减少了3×10－6 C ，其电压降为原来的13，则( )A ．电容器原来带的电荷量是9×10－6 CB ．电容器原来带的电荷量是4.5×10－6 CC ．电容器原来的电压可能是5 VD ．电容器原来的电压可能是5×10－7 V答案 BC解析 由题意知C ＝Q U ＝Q －3×10－6U /3，解得Q ＝4.5×10－6 C ．当U 1＝5 V 时，C 1＝QU 1＝4.5×10－65 F ＝0.9 μF ；当U 2＝5×10－7 V 时，C 2＝QU 2＝4.5×10－65×10－7F ＝9 F ．电容器的电容不可能达到9 F ，故原电压值不可能是5×10－7V. 题组二 对平行板电容器电容的理解 5．要使平行板电容器的电容增大( ) A ．增大电容器的带电荷量 B ．增大电容器两极间的电压 C ．增大电容器两极板的正对面积 D ．增大电容器两极板的距离 答案 C解答 平行板电容器电容C ＝εr S4πkd ，与带电荷量和电压无关，所以A 、B 、D 错．6．关于已充上电的某个平行板电容器，下列说法正确的是( ) A ．两极板上一定带等量异号电荷B ．两极板所带的电荷量为两极板所带电荷量的绝对值之和C ．电容器带电荷量多，说明它容纳电荷的本领大D ．某电容器带电荷量越多，两极板间的电势差就越大 答案 AD解析 电容器充电后两极板上一定带等量异号电荷，A 对；两极板所带的电荷量指一个极板所带电荷量的绝对值，B 错；描述电容器容纳电荷本领的物理量是电容，C 错；由U ＝QC 知，电容器带电荷量越多，两极板间的电势差就越大，D 对．题组三 平行板电容器的动态问题分析7．一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容C 和两极板间的电势差U 的变化情况是( ) A ．C 和U 均增大 B ．C 增大，U 减小 C ．C 减小，U 增大 D ．C 和U 均减小 答案 B解析 由平行板电容器电容决定式C ＝εr S4πkd 知，当插入电介质后，εr 变大，则在S 、d 不变的情况下C 增大；由电容定义式C ＝Q U 得U ＝QC ，又电荷量Q 不变，故两极板间的电势差U 减小，选项B 正确．8.绝缘金属平行板电容器充电后，静电计的指针偏转一定角度，若减小两极板a 、b 间的距离，同时在两极板间插入电介质，如图1所示，则( )图1A ．电容器两极板的电势差会减小B ．电容器两极板的电势差会增大C ．静电计指针的偏转角度会减小D ．静电计指针的偏转角度会增大 答案 AC解析 绝缘金属平行板电容器充电后电荷量Q 不变，若减小两极板a 、b 间的距离，同时在两极板间插入电介质，电容变大，由C ＝QU知U 变小，静电计指针的偏转角度会减小．题组四 静电的应用及危害9．避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是( ) A ．云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地 B ．避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷 C ．云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地 D ．以上说法都不对 答案 AB10．电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，下列说法正确的是( ) A ．铜丝编织的衣服不易拉破B ．电工被铜丝衣服所包裹，使体内电势为零C ．电工被铜丝衣服所包裹，使体内场强为零D ．铜丝电阻小，能对人体起到保护作用 答案 C解析 由于电工高压作业服处于静电平衡状态，内部场强为零． 题组五 综合题组11.如图2所示是一个由电池、电阻R 与平行板电容器组成的串联电路，在减小电容器两极板间距离的过程中( )图2A ．电阻R 中没有电流B ．电容器的电容变小C ．电阻R 中有从a 流向b 的电流D ．电阻R 中有从b 流向a 的电流 答案 D解析 在减小电容器两极板间距离的过程中，电容器始终与电源相连，则两极板间电压U 不变，由C ＝εr S4πkd 知d 减小，电容C 增大，由Q ＝UC 知电容器所带电荷量Q 增加，电容器充电，电路中有充电电流，电流从电容器负极板通过电阻流向正极板，所以电阻R 中的电流方向是从b 流向a ，故D 正确．12.如图3所示是一个平行板电容器，其电容为C ，带电荷量为Q ，上极板带正电，两极板间距为d .现将一个电荷量为＋q 的试探电荷由两极板间的A 点移动到B 点，A 、B 两点间的距离为s ，连线AB 与极板间的夹角为30°，则电场力对试探电荷所做的功等于( )图3A.qCs QdB.qQs CdC.qQs 2CdD.qCs 2Qd答案 C解析 电容器两极板间电势差为U ＝Q C ，场强为E ＝U d ＝QCd .而A 、B 两点间电势差为U AB ＝Es sin30°＝Qs 2Cd ，电场力对试探电荷所做的功为W ＝qU AB ＝qQs2Cd，C 正确．13.如图4所示，把一个平行板电容器接在电压U ＝10 V 的电源上．现进行下列四步操作：(1)合上K ；(2)在两板中央插入厚为d2的金属板；(3)断开K ；(4)抽出金属板．则此时电容器两板间的电势差为( )图4A ．0B ．10 VC ．5 VD ．20 V 答案 D解析 根据C ＝εr S 4πkd分析每一步操作造成的影响如下： (1)合上K ，电源对电容器充电，电容器两端电压为U ，设电容为C ，则带电荷量Q 1＝CU ，板间形成一个匀强电场，电场强度为E 1＝U d. (2)插入金属板，板的两侧出现等量异号的感应电荷，上、下形成两个匀强电场区域，其宽度均为d 4.由于整个金属板为等势体，则M 板与金属板之间、金属板与N 板之间的电势差均为U 2，因此，其电场强度增为原来的2倍，即E 2＝2E 1.显然，在插入过程中，电源必须对M 、N 两板继续充电，使板上电荷量增为原来的2倍，即Q 2＝2Q 1.(3)断开K ，M 、N 两板的电荷量保持不变，即Q 3＝Q 2＝2Q 1.(4)抽出金属板，电容器的电容仍为C ，而电荷量为2Q 1，所以两板间电势差变为2Q 1C＝2U ＝20 V.14.如图5所示，平行板电容器的两个极板A 、B 分别接在电压为60 V 的恒压电源上，两极板间距为3 cm ，电容器带电荷量为6×10－8C ，A 极板接地．求：图5(1)平行板电容器的电容；(2)平行板电容器两板之间的电场强度；(3)距B 板2 cm 的M 点处的电势．答案 (1)1×10－9 F (2)2×103 V/m ，方向竖直向下 (3)－20 V解析 (1)由电容定义式C ＝Q U ＝6×10－860F ＝1×10－9 F (2)两板之间为匀强电场E ＝U d ＝603×10－2V /m ＝2×103 V/m ，方向竖直向下． (3)M 点距A 板间距离为d AM ＝d －d BM ＝1 cmA与M间电势差U AM＝Ed AM＝20 V又U AM＝φA－φM，φA＝0可得φM＝－20 V.。
《静电的应用及危害》导学案
教学活动二：静电的应用
教学活动三：静电的危害
1、观看视频《法拉第圆筒实验》、《电荷的分布》、《尖端放电》。
让学生知道电荷的分布与物体的形状有关，总结有什么关系？
2、观看视频《静电平衡过程动画》、《静电屏蔽》、进一步了解静电平衡，知道电场中的导体是等势体。
《静电的应用及危害》导学案
课题
电容器电容
共1课时第1课时
教学时间
2021年 月 日
上课教师
教学
目标
1．知道什么是静电现象。
2．了解静电平衡及静电屏蔽。
3．静电现象中电荷的分布（法拉第圆筒）。
4．静电的应用及危害。
学习流程
教学活动
学生活动
教师自主备课
课前 预习
学生阅读课本P34-P37;
1、静电有哪些应用？
设计
巩固练习
作业：1、阅读课本进一步理解静电的应用和危害。
教学 反思
观看视频《复印机原理》
让学生讨论静电应用还有那些实例
观看视频《静电除尘的工作原理》
观看视频《静电的应用》
1、观看视频《不起眼的静电》、《静电对人体有什么危害》、《静电的十大真像相》
让学生知道静电的危害，让学生讨论静电危害还有哪些实例？
2、观看视频《油罐车拖铁链》、《避雷针》、《高大建筑的避雷针》
板书
静电的应用及危害教学设计
静电的应用及危害教学设计导言静电是日常生活中不可忽视的物理现象之一，我们经常会遇到因为静电而产生的现象和问题。
因此，对静电的应用和危害进行教学是必要的。
本篇文章将重点介绍静电的应用和危害，并设计相应的教学内容和方式，旨在帮助学生深入了解静电的特性，培养科学的认知和应对静电的能力。
一、静电的应用1. 静电喷塑静电喷塑是通过给涂料带上相反电荷，使得涂料颗粒在喷涂过程中被静电吸附在物体表面，然后通过烘干固化，实现对物体的涂装。
这种方法可以提高涂装效率，减少涂料的浪费，同时还能够提高涂层的附着力和耐久性。
2. 静电粉尘除尘静电除尘技术利用静电力吸附空气中的粉尘颗粒，将其收集起来，从而达到除尘的效果。
这种技术广泛应用在工业生产中，如以煤为燃料的火力发电厂、冶金和化工行业等，能够有效减少空气中的污染物，改善环境质量。
3. 静电除草器静电除草器利用静电原理，通过人工或机械将带有草本植物的颗粒带上相反的电荷，使其受到静电力的作用，从而被吸附到地面上。
这种方法可以避免使用化学除草剂，减少对环境的污染，同时也提高了工作效率和安全性。
二、静电的危害1. 静电放电引发火灾静电放电是引发火灾的一个常见原因。
当物体经过摩擦或分离时，电荷会累积在物体表面，如果积累的电荷量超过了物体的绝缘能力，就会发生放电现象。
如果放电发生在易燃或易爆物体附近，就可能引发火灾和爆炸。
2. 静电电击当人体或动物身体带有静电荷时，接触到具有相反电荷的物体时，会发生静电电击现象。
这种电击虽然对健康没有直接影响，但对于某些人群，如心脏病患者、孕妇等，可能会引发健康问题，因此需要引起足够的重视。
3. 静电干扰电子设备静电可能对电子设备产生干扰，导致设备的故障或工作不稳定。
尤其是在电子制造业或医疗设备使用过程中，对静电的控制十分重要，以防止设备的损坏或数据的丢失。
三、教学设计为了让学生深入了解静电的应用和危害，培养科学的认知和应对静电的能力，以下是一个教学设计的示例：1. 实验环节通过简单的实验，让学生亲身体验静电的现象和特性。
《静电的应用及危害》 导学案
《静电的应用及危害》导学案一、学习目标1、了解静电的产生原理和特点。
2、掌握静电在生活和工业中的常见应用。
3、认识静电带来的危害以及防范措施。
二、学习重点1、静电的应用实例及其原理。
2、静电危害的表现和防范方法。
三、学习难点1、理解静电在一些复杂设备中的应用原理。
2、分析静电危害产生的原因并提出有效的解决策略。
四、知识梳理（一）静电的产生当两个不同的物体相互接触时，由于物体内部分子的热运动，一个物体中的电子会转移到另一个物体上，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电。
当这两个物体分开时，它们就分别带上了不同性质的电荷，这种现象称为静电现象。
常见的产生静电的方式有摩擦起电、感应起电和接触起电。
（二）静电的应用1、静电除尘静电除尘是利用静电场使气体电离，从而使尘粒带电吸附到电极上的收尘方法。
在工业生产中，如水泥厂、火力发电厂等会产生大量的烟尘和粉尘，静电除尘器能够有效地去除这些污染物，减少对环境的污染。
其原理是在除尘器的电极上加上高压直流电，形成强电场，使气体分子电离，产生大量的自由电子和正离子。
尘粒在通过电场时会与这些带电粒子碰撞而带电，然后在电场力的作用下被吸附到电极上。
2、静电复印静电复印是利用静电感应原理来实现复印的一种技术。
复印机中的硒鼓表面涂有一层光导材料，在没有光照时具有很高的电阻，相当于绝缘体；在受到光照时，电阻迅速降低，变成导体。
复印时，先通过充电使硒鼓表面带上均匀的电荷，然后用原稿进行曝光。
原稿上有图像的地方遮光，对应的硒鼓表面仍保持电荷；原稿上空白的地方受光照射，对应的硒鼓表面电荷迅速消失。
这样，硒鼓表面就形成了与原稿图像对应的静电潜像。
再通过显影、转印和定影等步骤，就可以将原稿上的图像复制到复印纸上。
3、静电喷涂静电喷涂是利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着电场相反的方向定向运动，并将涂料微粒吸附在工件表面的一种喷涂方法。
在静电喷涂过程中，喷枪与工件之间形成一个高压静电场，涂料从喷枪喷出时会被雾化成微小的颗粒，并带上负电荷。
第一章 6. 电容器和电容--7. 静电的应用及危害
6.电容器和电容7.静电的应用及危害基础巩固1.(多选)下列关于电容器和电容的说法正确的是()A.电容器A的体积比B大,说明A的电容一定比B的大B.对于确定的电容器,其带的电荷量与两板间的电压(小于击穿电压且不为零)成正比C.无论电容器的电压如何变化(小于击穿电压且不为零),它所带的电荷量与电压比值恒定不变D.电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领大小的物理量,其大小与加在两板上的电压无关解析:电容器的电容与电容器的体积,电容器所带的电荷量,电容器两极板间的电压均无关.答案:BCD2.(多选)如图所示,四个图像描述了对给定的电容器充电时,电容器电荷量Q、电压U和电容C三者之间的关系,正确的图像有()解析:C的大小只与电容器本身因素有关,与Q、U无关,选项A、B错误,选项D正确;由于C对给定电容器来说是定值,所以根据C=QU知,Q与U成正比,选项C正确.答案:CD3.一个电容器电荷量为Q时,两极板间的电势差为U,若使其电荷量增加4×10-7 C,电势差则增加20 V,则它的电容是()A.1.08×10-8 FB.2×10-8 FC.4×10-8 FD.8×10-8 F解析:C=QU =ΔQΔU=4×10-720F=2×10-8 F.答案:B4.一平行板电容器两极板之间充满云母介质,接在恒压直流电源上.若将云母介质移出,则电容器()A.极板上的电荷量变大,极板间电场强度变大B.极板上的电荷量变小,极板间电场强度变大C.极板上的电荷量变大,极板间电场强度不变D.极板上的电荷量变小,极板间电场强度不变解析:由C=QU 和C=εr S4πkd可知Q=εr SU4πkd,将云母介质移出后相对介电常数εr减小,电容器两极板间的电压仍保持不变,故极板上的电荷量变小,再由E=Ud可知,极板间电场强度不变,选项D正确.答案:D5.如图所示,一个平行板电容器,其电容为C,电荷量为Q,上极板带正电.现将一个检验电荷q由两极板间的A点移动到B点,A、B两点间的距离为l,连线AB与极板间的夹角为30°,则电场力对检验电荷q所做的功等于 ()A.qClQd B.qQlCdC.qQl2CdD.qCl2Qd解析:根据U=QC ,E=Ud可得E=QCd,所以,从A→B电场力做功,W=qEl sin 30°=qQl2Cd.答案:C6.(多选)某同学设计了一种静电除尘装置,如图甲所示,其中有一长为l、宽为b、高为d的矩形通道,其前、后面板为绝缘材料,上、下面板为金属材料.图乙是装置的截面图,上、下两板与电压恒定为U的高压直流电源相连.带负电的尘埃被吸入矩形通道的水平速度为v0,当碰到下板后其所带电荷被中和,同时被收集.将被收集尘埃的数量与进入矩形通道尘埃的数量的比值,称为除尘率.不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用.要增大除尘率,则下列措施可行的是()A.只增大电压UB.只增大长度lC.只增大高度dD.只增大尘埃被吸入水平速度v0解析:增大除尘率就是让距离下极板较远的带电尘埃落到下极板上.带电尘埃在矩形通道内做类平抛运动,在沿电场线的方向上的位移为y=12×Uqdm×(lv0)2=Uql22dmv02,增大y便可增大除尘率,故选项A、B正确.答案:AB7.如图所示,平行板电容器的两个极板A、B分别接在电压为60 V的恒压电源两极上,两极板间距为3 cm,电容器电荷量为6×10-8 C,A极板接地(电势为零).求:(1)平行板电容器的电容;(2)平行板电容器两板之间的电场强度;(3)距B板为2 cm的C点处的电势.解析:(1)C=QU =6×10-860F=10-9 F.(2)E=Ud =600.03V/m=2 000 V/m.(3)U AC=φA-φC=Ed'=2 000×0.01 V=20 VφA=0,所以φC=-20 V.答案:(1)10-9 F(2)2 000 V/m(3)-20 V能力提升1.(多选)如图所示,平行板电容器与直流电源连接,下极板接地.一带电油滴位于容器中的P点且处于静止状态.现将上极板竖直向上移动一小段距离,则()A.带电油滴将沿竖直方向向上运动B.P点的电势将降低C.电容器的电容减小,极板电荷量减小D.带电油滴的电势能保持不变解析:平行板电容器与直流电源连接,其电压保持不变,将上极板竖直向上移动一小段距离,板间电场强度减小,油滴所受电场力减小,油滴将沿竖直方向向下运动,故选项A错误;P与下极板间的距离不变,由公式U=Ed分析可知,P与下极板间电势差减小,而P点电势高于下极板电势,说明P点电势降低,故选项B正确;将上极板竖直向上移动一小段距离,板间距离增大,电容减小,电容器的电压不变,由Q=CU得到,电荷量Q减小,选项C正确;P点电势降低,而油滴带负电,则带电油滴的电势能增大,故选项D错误.故选B、C.答案:BC2.美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴,比较准确地测定了电子的电荷量.如图所示,平行板电容器两极板M、N相距d,两极板分别与电压为U的恒定电源两极连接,极板M带正电.现有一质量为m的带电油滴在极板中央处于静止状态,且此时极板电荷量与油滴电荷量的比值为k,则()A.油滴带正电B.油滴电荷量为mgUdC.电容器的电容为kmgdU2D.将极板N向下缓慢移动一小段距离,油滴将向上运动解析:由题意知油滴受到的电场力竖直向上,又上极板带正电,故油滴带负电荷.设油滴电荷量为q,则极板电荷量为Q=kq.由于qE=mg,E=Ud ,C=QU,解得q=mgdU,C=kmgdU2.将极板N向下缓慢移动一小段距离,U不变,d增大,则电场强度E减小,重力大于电场力,油滴将向下运动,只有选项C正确.答案:C3.如图所示的电路可将声音信号转化为电信号.该电路中,a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜,b是固定不动的金属板,a、b构成了一个电容器,且通过导线与恒定电源两极相接.在声源S发出的声波推动a在一定范围内振动的过程中,下列说法正确的是()A.a、b板之间的电场强度不变B.a、b板所带的电荷量不变C.电路中始终有方向不变的电流D.a板向右的位移最大时,电容器的电容最大解析:a、b间电压不变,a振动过程中,板间距离变化,由公式E=Ud知,a、b板间的电场强度会发生变化,故选项A错误;a振动过程中,a、b间电压不变,由电容的定义式C=QU知,a、b板所带的电荷量会发生变化,故选项B错误;a振动过程中,a、b板所带的电荷量发生变化,电容器会放电或充电,电路中电流的方向会发生改变,故选项C错误;a向右的位移最大时,a、b板间的距离最小,则a、b构成的电容器的电容最大,故选项D正确.答案:D4.平行板电容器的两极板A、B接于电源两极,两极板竖直、平行正对,一带正电小球悬挂在电容器内部,闭合开关S,电容器充电,悬线与竖直方向的夹角为θ,如图所示,则下列说法正确的是()A.保持开关S闭合,带正电的A板向B板靠近,则θ减小B.保持开关S闭合,带正电的A板向B板靠近,则θ不变C.开关S断开,带正电的A板向B板靠近,则θ增大D.开关S断开,带正电的A板向B板靠近,则θ不变解析:S闭合时,U AB不变,当A板向B板靠近时,由E=Ud知E变大,则θ变大,选项A、B均错误;S断开时,Q不变,由E=4πkQεr S知E不变,故θ不变,选项C错误,D正确.答案:D5.一平行板电容器,板间距离为d,电容为C,接在电源电压为U的电源上,充电完成后撤去电源,求:(1)充电后电容器的电荷量;(2)若使板间距离增大为2d,则电容器的电容变为多少?板间电场强度变为多大?解析:(1)由C=QU知,电容器的电荷量Q=CU.(2)由于电容器的电容与极板间的距离成反比,故距离增大为2d,电容变为原来的一半,即12C.又由于充电后撤去电源,电容器电荷量不会发生改变,故电容器极板间的电压U'=QC'=2QC=2U,由于E=U'2d =2U2d=Ud,故板间电场强度不变,仍为E=Ud.答案:(1)CU(2)12C Ud6.两个相同的电容器A和B如图所示连接,它们的极板均水平放置.当它们都带有一定电荷量并处于静电平衡时,电容器A中的带电粒子恰好静止.现将电容器B的两极板沿水平方向移动使两极板错开,移动后两极板仍然处于水平位置,且两极板的间距不变.已知这时带电粒子的加速度大小为g2,求B的两个极板错开后正对着的面积与极板面积之比.设边缘效应可忽略.解析:设每个极板的面积均为S,每个电容器的电容都为C,且两极板间距均为d,初始时刻两极板带电量均为Q,则C=QU ,mg=qUd.在电容器B的两极板错开后正对面积为S'时,电容满足C BC=S'S,即C B=S' S C,且Q AC=Q BC B,QA+QB=2Q,得Q B=2S'S+S'Q,UB=Q BC B=2SS+S'·QC.对粒子有qU Bd−mg=ma=12mg,解得S'S =13.答案:1∶37.如图所示,水平放置的平行板电容器的两极板M、N,接上直流电源.上极板M的中央有一小孔A,在A的正上方h=20 cm处的B点,有一小油滴自由落下.已知小油滴带的电荷量Q=-3.5×10-14 C,质量m=3.0×10-9 kg.当小油滴即将落到下极板时,速度恰为零.(不计空气阻力,g取10 m/s2)求:(1)两极板间的电场强度E;(2)两极板间的电势差U;(3)设平行板电容器的电容C=4.0×10-12 F,则该电容器电荷量Q是多少? 解析:由动能定理W=ΔE k得mg(h+L)=|Q|U,U=mg(ℎ+L)|Q|代入数据U=3.0×10-9×10×(0.2+0.15)3.5×10-14V=3.0×105 VE=Ud =3.0×1050.15V/m=2.0×106 V/mQ=CU=4.0×10-12×3.0×105 C=1.2×10-6 C.答案:(1)2.0×106 V/m方向竖直向下(2)3.0×105 V(3)1.2×10-6 C。
高中物理静电场(四)电场的应用学案
静电场（四）电场的应用应用（一）电容器静电现象的应用自主学习1. 电容器⑴任何两个彼此而又相距的导体都可以构成电容器。
⑵把电容器的两个极板分别与电池的两极相连，两个极板就会带上等量异种电荷。
这一过程叫电容器的。
其中任意一块板所带的电荷量的绝对值叫做电容器的；用导线把电容器的两板接通，两板上的电荷将发生，电容器不再带电，这一过程叫做。
2. 电容⑴电容器跟的比值，叫做电容器的电容，用符号表示。
⑵定义式：C ,若极板上的电量增加ΔQ时板间电压增加ΔU,则C。
⑶单位：法拉，符号：F，与其它单位的换算关系为：１F＝F＝pF⑷意义：电容是描述电容器储存电荷本领大小的物理量，在数值上等于把电容器两极板间的电势差增加１V所增加的电量。
3. 平行板电容器⑴一般说来，构成电容器的两个导体的正对面积S，距离d，这个电容器的电容就越大；两个导体间的性质也会影响电容器的电容。
⑵表达式：板间为真空时：C，插入介质后电容变大r 倍：C，k为静电力常数，r称为相对（真空）介电常数。
4. 静电平衡状态下的导体⑴处于静电平衡下的导体，内部场强处处为。
⑵处于静电平衡下的导体，表面附近任何一点的场强方向与该点的表面。
⑶处于静电平衡下的导体是个，它的表面是个。
⑷静电平衡时导体内部电荷，电荷只分布于导体的。
导体表面，越尖的位置，电荷密度，凹陷部分几乎没有电荷。
5.尖端放电导体尖端的电荷密度很大，附近电场很强，能使周围气体分子，与尖端电荷电性相反的离子在电场作用下奔向尖端，与尖端电荷，这相当于使导体尖端失去电荷，这一现象叫尖端放电。
如高压线周围的“光晕”就是一种尖端放电现象，避雷针做成蒲公花形状，高压设备应尽量光滑分别是生活中利用、防止尖端放电。
6. 静电屏蔽处于电场中的空腔导体或金属网罩，其空腔部分的合场强 ，即能把外电场遮住，使内部不受外电场的影响，这就是静电屏蔽。
如电学仪器的外壳常采用金属、三条高压线的上方还有两导线与地相连等都是静电屏蔽在生活中的应用。
高中物理第一章静电的应用及危害学案教科版选修3_1
静电的应用及危害[目标定位] 1.了解静电的产生；了解现实生活中静电的应用.2.知道如何防止静电的危害．一、静电的应用1．静电喷涂、静电屏蔽、静电除尘器、静电复印机、激光打印机等都利用到了静电现象．2．激光打印机是利用正、负电荷相互吸引的原理制成的．二、静电的危害1．常见的静电危害(1)雷雨云的雷鸣闪电可造成人畜伤亡，击毁树木房屋等．(2)在存放易燃易爆品或产生尘粉、油雾较多的生产场所，静电火花极易点燃易燃物质，引发爆炸和火灾．(3)静电放电可能引起电子设备的故障．(4)静电放电可以击穿集成电路和精密的电子元件．2．工业中的静电危害：(1)电子工业；(2)胶片和塑料工业；(3)造纸印刷工业；(4)纺织工业．三、静电危害的防止1．要尽快导走多余电荷，避免静电积累；2．调节空气的湿度也是防止静电危害的有效办法；3．在易燃易爆气体和粉尘聚集的场所保持良好的通风、消除静电火花的引爆条件．想一想干燥的冬季开门时，手指接触门把手时，会有针扎的感觉，这是静电现象，有什么办法可以防止吗？答案为了避免静电现象，可用小金属器件、棉抹布等先碰触大门、门把手可消除静电，再用手触及.例1在医疗手术中，为防止麻醉剂乙醚爆炸，地砖要用导电材料制成，医生和护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套，一切设备要良好接地，甚至病人身体也要良好接地，这样做是为了( )A．除菌消毒 B．消除静电C．利用静电 D．防止漏电答案 B例2为模拟空气净化过程，有人设计了如图1所示的含灰尘空气的密闭玻璃圆桶，圆桶的高和直径相等．第一种除尘方式是：在圆桶顶面和底面间加上电压U，沿圆桶的轴线方向形成一个匀强电场，尘粒的运动方向如图甲所示；第二种除尘方式是：在圆桶轴线处放一直导线，在导线与桶壁间加上的电压也等于U，形成沿半径方向的辐向电场，尘粒的运动方向如图乙所示．已知空气阻力与尘粒运动的速度成正比，即f＝kv(k为一定值)，假设每个尘粒的质量和带电荷量均相同，重力可忽略不计，则在这两种方式中( )图1A．尘粒最终一定都做匀速运动B．电场对单个尘粒做功的最大值相等C．尘粒受到的的电场力大小相等D．第一种方式除尘的速度比第二种方式除尘的速度快答案 B解析尘粒在两种装置中都做加速直线运动，速度都增大，A选项错误；电场力做功与路径无关，只与初、末位置的电势差有关，所以两种装置中，电场力做功均为W＝Uq，B选项正确，D选项错误；乙图中电场为辐射状，所以越靠近筒边缘场强越小，尘粒受到的电场力越小，C 选项错误，故选B.1．下列措施利用了静电的是( )A．油罐车的油罐有条铁链搭到地上B．飞机喷洒的农药雾滴带正电C．家用电器如洗衣机接有地线D．手机一般都装有天线答案 B解析油罐车的油罐有条铁链搭到地上，目的是把油罐车产生的静电导到地下，保证油罐车的安全，家用电器也一样，A、C错误．飞机喷洒的农药雾滴带正电，而叶子上都带有负电，农药不会被风吹走，B正确．手机装有天线的目的是为了更好的接收信号，D错误．2．人们在晚上脱衣服时，有时会看到火花四溅，并伴有“劈啪”声，这是因为( ) A．衣服由于摩擦而产生了静电B．人体本身是带电体C．空气带电，在衣服上放电所致D．以上说法均不正确答案 A解析衣服含有化纤成分，衣服与衣服之间、衣服与皮肤之间因摩擦而带电，故选A项.(时间：60分钟)1．专门用来运输柴油、汽油的油罐车，在它的尾部都装有一条拖在地上的铁链，对它的作用下列说法正确的是( )A．让铁链与路面摩擦产生静电，使油罐车积累一定的静电荷B．让铁链发出声音，以引起其他车辆的注意C．由于罐体与油摩擦产生了静电，罐体上的静电被铁链导入大地，从而避免了火花放电D．由于罐体与油摩擦产生了静电，铁链将油的静电导入大地，从而避免了火花放电答案 C解析在运输柴油、汽油时，由于上下左右颠簸摇摆，造成油和油罐摩擦而产生静电，所以在油罐车尾部装一条拖在地上的铁链能将静电导入大地从而避免静地的积累．2．下列措施中，不属于防止静电危害的是( )A．油罐车后有一条拖在地面上的铁链条B．小汽车上有一根露在外面的小天线C．在印染厂中保持适当的湿度D．在地毯中夹杂不锈钢丝导电纤维答案 B解析油罐车后装一条拖在地面上的铁链条，可以及时导走油罐车上产生的静电荷(摩擦等原因)，避免电荷越积越多，从而产生高压放电，使油罐车起火爆炸，所以A项正确．在地毯中夹杂导电纤维，同样是为了导走摩擦产生的静电荷，而印染厂中保持适当湿度，是为了使静电荷及时散失，避免干扰印染的质量，所以C、D项正确．而在小汽车外露出一根小天线，是为了接收无线电信号，如果小天线不露在汽车外，车内处于被金属包围的环境中，因静电屏蔽作用，无法收到无线电信号，因此，B项错．3.图1为静电除尘原理的示意图，尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的，下列表述正确的是( )图1A．到达集尘极的尘埃带正电荷B．电场方向由集尘极指向放电极C．带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同D．同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大答案BD解析由于集尘极与电源的正极连接，电场方向由集尘极指向放电极，B正确．而尘埃在电场力作用下向集尘极迁移并沉积，说明尘埃带负电，A错误．负电荷在电场中受电场力的方向与电场力方向相反，C错误．根据F＝Eq可得，D正确．4．在下列措施中，哪些能将产生的静电尽快导走( )A．飞机轮子上搭地线B．印染车间保持湿度C．复印图片D．电工钳柄装有绝缘套答案AB解析飞机在飞行中与空气摩擦时，飞机外表面聚集了大量静电荷，降落时会对地面人员带来危害及火灾隐患．因此飞机降落时要及时导走机身聚集的静电，采取的措施是在轮胎上安装地线或用导电橡胶制造轮胎；在印染工作车间也同样容易产生静电，静电给车间带来火灾隐患，为防止火灾发生，其中安全措施之一就是车间保持湿度，从而通过湿润的空气及时导走静电；在复印图片环节中，则需要应用静电；电工钳柄装有绝缘套是防止导电，保持电工的安全．5.如图2所示，在玻璃管中心轴上安装一根直导线，玻璃管外绕有线圈，直导线的一端和线圈的一端分别跟感应圈的两放电柱相连．开始，感应圈未接通电源，点燃蚊香，让烟通过玻璃管冒出．当感应圈电源接通时，玻璃管中的导线和管外线圈间就会加上高电压，立即可以看到不再有烟从玻璃管中冒出来了．过一会儿还可以看到管壁吸附了一层烟尘，这是因为( )图2A．烟尘在高压电场作用下带上了负电B．烟尘在高压电场作用下带上了正电C．带负电的烟尘吸附在线圈上，因此看不到有烟冒出D．带正电的烟尘吸附在直导线上，因此看不到有烟冒出答案AC解析烟尘在直导线和管外线圈形成的高压电场作用下，带上了负电，带负电的烟尘颗粒被吸附到了带正电的线圈上，因此看不到有烟冒出．A、C项正确．6．下列说法正确的是( )A．静电除尘的原理是让灰尘带上电荷，然后在电场力的作用下，奔向并吸附到异性电极上B．静电复印的原理是让墨粉带上电荷，然后在电场力的作用下，奔向并吸附到带异性电荷的白纸上C．静电喷墨的原理是让油滴带上电荷，然后在电场力的作用下，奔向并吸附到吸引油滴的工件上D．静电复印中的硒鼓上字迹的像，实际是曝光的地方答案ABC解析A、B、C项均是利用静电，先让微粒带电，然后在电场力作用下奔向并吸附在异性电极上，因此A、B、C都是正确的；静电复印中的字迹是光照射不到的地方，D项错．7.如图3是静电除尘装置图，烟尘在力的作用下向筒壁运动的原因是( )图3A．烟尘受到重力的作用B．烟尘受到电场力的作用C．烟尘受到浮力的作用D．烟尘受到气流的作用答案 B解析当管内接通高电压时，管内存在强电场，它使空气电离而产生正离子和负离子．负离子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电．因此，带电尘粒在电场力的作用下，向管壁移动，并附在管壁上，这样，消除了烟尘中的尘粒．故B正确．8．在冬天或者秋天，当我们用塑料或牛角制成的梳子梳头发时，往往会听到轻微的“淅淅”声，这是什么原因？答案见解析解析在用塑料或牛角制成的梳子梳头发时，会产生静电．部分异种电荷中和时就会形成题中所介绍的现象．。
静电的应用和危害
5、勤洗澡、勤换衣服，能有效消除人体表面积聚的静电。
日常防止静电
6、对付静电，我们可以采取“防”和“放”两手。“防”，我们 应该尽量选用纯棉制品作为衣物和家居饰物的面料，尽量避免 使用化纤地毯和以塑料为表面材料的家具，以防止摩擦起电。 尽可能远离诸如电视机、电冰箱之类的电器，以防止感应起电。 “放”，就是要增加湿度，使局部的静电容易释放。当你关上 电视，离开电脑以后，应该马上洗手洗脸，让皮肤表面上的静 电荷在水中释放掉。在冬天，要尽量选用高保湿的化妆品。常 用加湿器。有人喜欢在室内饲养观赏鱼和水仙花也是调节室内 湿度的一种好方法。
最好躲入一栋宽大金属构架的建筑物或设有避雷针的 建筑物内。一辆金属车身的汽车也是最好的“避雷所”， 一旦这些建筑物或汽车被雷击中，它们的金属构架或避 雷装置或金属本身会将闪电电流导入地下。
静电平衡状态
思考：金属导体的微观结构如何？ 将金属导体放入电场中
• 最终会出现怎样的现象？
--
+ - E’ -
静电屏蔽现象
静电屏蔽实验
导体球壳内(或金属网罩)达到静电平衡后，内部场强处处为0，不受外部 电场的影响，内部的仪器不会受到外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。
静电屏蔽的应用
1、电学仪器和电子设 备外面的金属罩，通讯 电缆外面所包的一层铅 皮，可以防止外电场的 干扰
静电屏蔽的应用
接地的金属罩或导体壳 内部电场对外部空间没影响！
知识回顾 Knowledge Review
2、要勤洗澡、勤换衣服，以消除人体表面积聚的静电荷。发现头 发无法梳理时，将梳子浸入水中再用，便可以将头发梳理服帖 了。
高中物理第一章静电场第67节电容器和电容静电的应用及危害教学案教科版选修
第6、7节 电容器和电容__静电的应用及危害1．富兰克林曾经利用莱顿瓶(电容器)储存风筝传递过来的雷电的电荷。
2．电容的定义式为C ＝QU，电容反映了电容器储 存电荷能力的大小。
3．电容的大小仅取决于电容器本身，与Q 和U 无关，电容器不带电时， 电容不受影响。
4．平行板电容器的电容与两板的正对面积S 、板 间距离d 、板间电介质有关。
5．静电的应用：静电屏蔽、静电喷漆、静电除尘、 静电复印等。
静电的危害：雷鸣闪电、火花放电、静电放电 引起的电磁干扰等。
6．防止静电危害的方法：要尽快导走多余电荷， 避免静电积累。
一、电容器 电容 1．电容器(1)定义：由两个彼此绝缘又互相靠近的导体组成。
(2)平行板电容器：①结构：由两块彼此绝缘的平行金属板组成。
②带电特点：两板带等量异种电荷，分布在两板相对的内侧。
某一极板所带电荷量的绝对值规定为电容器的带电荷量。
2．电容器的充电、放电过程分析(1)定义：描述电容器储存电荷能力的物理量叫电容器的电容量，简称电容。
(2)定义式：C ＝QU。
(3)意义：描述电容器储存电荷能力的物理量。
(4)单位：在国际单位制中，电容的单位是法拉，简称法，符号是F 。
1 F ＝1 C/V 。
常用单位：微法(μF)和皮法(pF)。
1 μF ＝10－6F 1 pF ＝10－6μF ＝10－12F 。
二、平行板电容器的电容 常见电容器1．实验探究：平行板电容器的电容与哪些因素有关？(1)方法：采取控制变量法，在电容器带电荷量Q 不变的情况下，只改变电容器的极板正对面积S 、板间距离d 、板间电介质的相对介电常数ε中的一个量。
(2)静电计电势差的意义：由于静电计的金属球与其中一个极板相连，两者电势相等，静电计的金属外壳与另一个极板相连(或同时接地)，两者电势相等。
所以静电计的电势差实质上也反映了电容器两极板间的电势差的大小。
(3)结论：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。
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学案9 电容器和电容 学案10 静电的应用及危害一、电容器及电容[导学探究] (1)把电容器的两个极板分别与电源两极相连，对电容器进行充电，该过程中能量是如何转化的？当把电容器两极相接，对电容器进行放电，该过程中能量是如何转化的？ (2)当电容器的带电荷量增加时，电容器两极板间的电势差如何变化？带电荷量Q 和板间电势差U 的比值是否发生变化？答案 (1)充电过程中电源内的化学能转化为电容器内的电场能；放电过程中电容器的电场能转化为电路的内能． (2)增大 不变[知识梳理] 对电容器及电容的理解：(1)电容器：储存电荷和电能的元件．任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体，都可以看成一个电容器．(2)电容器的充放电：①充电：把电容器的两极板分别与电池组的两极相连，两个极板分别带上等量的异种电荷的过程．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． (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 ＝QU ，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,1 F ＝1 C/V,1 F ＝106μF ＝1012 pF. (4)说明：①电容是表示电容器储存电荷特性的物理量，只取决于电容器本身，而与Q 、U 无关； ②C 是电容的定义式，对任何电容器都适用；③C ＝Q U ＝ΔQΔU ，电容器的电容在数值上等于两极板上每升高(或降低)单位电压时增加(或减少)的电荷量．[即学即用] 对电容C ＝QU ，以下说法正确的是( )A ．电容器充电电荷量越多，电容增加越大B ．电容器的电容跟它两极板间所加电压成反比C ．电容器的电容越大，所带电荷量就越多D ．对于确定的电容器，它所充的电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变 二、平行板电容器的电容及常用电容器[导学探究] 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(或减小)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 ＝QU，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 ＝QU，分析电容C 的变化．(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 ＝QU，分析电容C 的变化．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． [知识梳理] 对平行板电容器电容的理解： (1)平行板电容器的电容①电容与两板正对面积S 成正比，与电介质的相对介电常数εr 成正比，与极板间距离d 成反比． ②表达式C ＝εr S4πkd ，εr为相对介电常数，真空时εr ＝1.其他电介质时εr ＞1. (2)C ＝Q U 适用于所有电容器；C ＝εr S 4πkd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．[即学即用] 平行板电容器的电容，在下述几种情况下，怎样变化？ (1)两极板正对面积减少一半； (2)两极板间的距离缩短一半；(3)极板上的电荷量增加一倍； (4)加在两极板间的电压降低一半；(5)把空气电容器浸在油里(油的介电常数比空气的介电常数大)； (6)两极板带电的种类互换． 三、静电的应用及危害[导学探究] 静电是自然界中普遍存在的物理现象．它既可以为人类所利用，造福人类，也会给人类造成麻烦，甚至危害．请阅读教材本节内容回答下列问题． (1)人类利用静电的例子有哪些？静电又给人类带来了哪些危害？ (2)如何防止静电的危害？答案 (1)静电的应用：静电喷涂、静电除尘器、静电屏蔽、静电复印机、激光打印机等． 静电的危害：雷鸣闪电造成人畜伤亡，静电火花引发的爆炸和火灾，静电放电导致电子设备的故障，以及工业中的一些静电危害等．(2)防止静电危害的措施有：①尽快导走多余电荷，避免静电积累；②调节空气的湿度；③易燃易爆环境中保持良好的通风、消除静电火花的引爆条件． [即学即用] 下列措施中，不属于防止静电危害的是( ) A ．油罐车后有一条拖在地上的铁链条 B ．小汽车上有一根露在汽车外的小天线 C ．在印染厂中保持适当的湿度D ．在地毯上夹杂0.05～0.07 mm 的不锈钢丝导电纤维一、对电容的理解例1 下列关于电容的说法，正确的是( ) A ．电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量B ．电容器A 的电容比B 的大，说明A 的带电荷量比B 多C ．电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V 时电容器需要带的电荷量D ．由公式C ＝Q U 知，若电容器两极间电压为10 V ，极板带电量为2×10－5 C ．则电容器电容大小为5×105 F ．针对训练1 有一充电的电容器，两板间的电压为3 V ，所带电荷量为4.5×10－4 C ，此电容器的电容是多少？将电容器的电压降为2 V ，电容器的电容是多少？所带电荷量是多少？二、平行板电容器的电容及动态分析例2 如图4所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板间的电势差U ，现使B 板带正电，实验中，电荷量不变，则下列判断正确的是( )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针对训练2 如图5所示是一个由电池、电阻R 、开关S 与平行板电容器组成的串联电路，开关S 闭合．一带电液滴悬浮在两板间P 点不动，下列说法正确的是( )A ．带电液滴可能带正电B ．增大两极板间距离的过程中，电阻R 中有从a 到b 的电流，电容器中负电荷从B 运动到AC ．断开S ，减小两极板正对面积的过程中，液滴将加速下降D ．断开S ，减小两极板距离的过程中，液滴静止不动1．某电容器的电容是30 μF ，额定电压为200 V ，击穿电压为400 V ，对于该电容器，下列说法中正确的是( )A ．为使它们的两极间的电压增加1 V ，所需要的电荷量是3×10－5 C B ．给电容器1 C 的电荷量，两极板间的电压为3×10－5 V C ．该电容器能容纳的电荷量最多为6×10－3 C D ．该电容器两极板间能承受的最大电压为200 V2．一个空气平行板电容器，极板间距离为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U2B ．将带电荷量变为2QC ．将极板正对面积变为S2D ．将两极板间距离变为d23．(多选)如图6所示，电路中A 、B 为两块竖直放置的金属板，C 是一只静电计，开关S 合上后，静电计指针张开一定角度，下述做法可使静电计指针张角增大的是( ) A ．使A 、B 两板靠近一些 B ．使A 、B 两板正对面积减小一些 C ．断开S 后，使A 板向左平移一些 D ．断开S 后，使A 、B 正对面积减小一些4．平行板电容器充电后断开电源，现将其中一块金属板沿远离另一极板的方向平移一小段距离．下图表示此过程中电容器两极板间电场强度E 随两极板间距离d 的变化关系，正确的是( )一、选择题(1～7题为单选题，8～10题为多选题) 1．下列关于电容器的叙述正确的是( )A ．电容器是储存电荷的容器，只有带电的容器才能称为电容器B ．两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，当带电时构成电容器，不带电时不是电容器C ．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和D ．电容器充电过程是将其他形式的能转化为电容器的电能并储存起来；电容器的放电过程是将电容器储存的电能转化为其他形式的能2．某一电解电容器如图1甲所示，接入如图乙所示的电路，下列说法正确的是( )A ．该电容器只有在电压为45 V 时，电容才是33 μFB ．该电容器能容纳的最大电荷量为3.3×10－5 CC．接通电路后，电容器的电容仍是33 μFD．接通电路后，灯泡能持续发光3．如图2所示为某一电容器中所带电荷量和两端电压之间的关系图线，若将该电容器两端的电压从40 V降低到36 V，对电容器来说正确的是()A．是充电过程B．是放电过程C．该电容器的电容为5×10－2 FD．该电容器电荷量的变化量为0.2 C4．如图3所示，电源A两端的电压恒为6 V，电源B两端的电压恒为8 V，当开关S从A扳到B时，通过电流计的电荷量为1.2×10－5 C，则电容器的电容约为()A．2×10－5 FB．1.5×10－6 FC．6×10－6 FD．8.6×10－7 F5．图4为一只“极距变化型电容式传感器”的部分构件示意图．当动极板和定极板之间的距离d变化时，电容C便发生变化，通过测量电容C的变化就可知道两极板之间距离d的变化情况．在下列图中能正确反映C与d之间变化规律的图像是()图46．在医疗手术中，为防止麻醉剂乙醚爆炸，地砖要用导电材料制成，医生和护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套，一切设备要良好接地，甚至病人身体也要良好接地，这样做是为了()A．除菌消毒B．消除静电C．利用静电D．防止漏电7．下列哪些做法不属于防止静电危害的措施()A．印刷厂要保持适当的湿度B．静电植绒在纺织业得到很广泛的应用C．在地毯中夹杂细钢丝导电纤维D ．做静电实验时，实验室要通气，以避免空气中有过多的二氧化碳、水蒸气或各种离子 8．如图5所示是一个由电池、电阻R 与平行板电容器组成的串联电路，在减小电容器两极板间距离的过程中( ) A ．电阻R 中没有电流 B ．电容器的电容变大C ．电阻R 中有从a 流向b 的电流D ．电阻R 中有从b 流向a 的电流9．有一个正在放电的电容器，若使它带的电荷量减少了3×10－6 C ，其电压降为原来的13，则( )A ．电容器原来带的电荷量是9×10－6 C B ．电容器原来带的电荷量是4.5×10－6 C C ．电容器原来的电压可能是5 V D ．电容器原来的电压不可能是5×10－7 V10．如图6所示，平行板电容器与直流电源连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可被忽略．一带负电的油滴被固定于电容器中的P 点．现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则( ) A ．平行板电容器的电容将变小 B ．静电计指针偏转角变小 C ．带电油滴的电势能将减少D ．若先将电容器的上极板与电源正极间的导线断开，再将下极板向下移动一小段距离，则带电油滴所受静电力不变 二、非选择题11. 如图7所示，平行板电容器的两个极板A 、B 分别接在电压为60 V 的恒压电源上，两极板间距为3 cm ，电容器带电荷量为6×10－8 C ，A 极板接地．求： (1)平行板电容器的电容；(2)平行板电容器两板之间的电场强度； (3)距B 板2 cm 的M 点处的电势．12．如图8所示，一平行板电容器跟一电源相接，当S闭合时，平行板电容器极板A、B间的一带电液滴恰好静止．(1)若将两板间距离增大为原来的两倍，那么液滴的运动状态如何变化？(2)若先将S断开，再将两板间距离增大为原来的两倍，液滴的运动状态又将如何变化？。