《电容器的电容》导学案

课时1.8电容器的电容

1.知道什么是电容器,了解常用的电容器。

2.知道电场能的概念,知道电容器充电和放电时能量的转化。

3.理解电容器电容的概念及其定义式C=Q

,并能用来进行有关的计算。

U

,知道改变平行

4.通过实验了解影响平行板电容器电容大小的因素,知道平行板电容器电容公式C=εr S

4πkd

板电容器的电容大小的方法。

1.电容器

(1)在两个相距很近的平行①金属板之间夹上一层电介质就组成了一个平行板电容器。实际上,任何两个彼此②绝缘又相距很近的导体都可以看成一个电容器。

(2)把电容器两极板分别与电源正负极相连,使两极板分别带上③等量的异号电荷的过程叫作充电。充电过程中由④电源获得的电能储存在电容器中。

(3)用导线连接充电后的电容器的两极板,两极板上的电荷⑤中和的过程叫作放电,放电过程中⑥电场能转化为其他形式的能量。

2.电容

(1)电容器所带的⑦电荷量与两极板间的⑧电势差的比值叫作电容器的电容,用公式表示为

C=⑨。

(2)一个电容器的电容是个常量,它表征了电容器⑩储存电荷的特性。

(3)在国际单位制中,电容的单位是法拉,简称法,符号F,实际中常用的电容单位还有微法、

皮法。

(4)理论和实验表明,影响一个电容器的电容大小的因素有夹在极板之间的电介质、两极板的正对面积和两极板之间的距离,这个关系用公式表示为C=,式中εr是一个常数,称为电介质的相对介电常数。

3.常见电容器

(1)可变电容器通过转动动片,使两组铝片的正对面积发生变化来改变电容。

(2)加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度,这个极限电压叫作击穿电压。电容器外壳上标示的是额定电压,这个数值比击穿电压要低。

主题1:认识电容器

阅读教材中“电容器”标题下的内容,回答下面的问题。

(1)电容器的主要作用是什么?

(2)说说平行板电容器的基本构造。电容器两极板上的电荷分布在哪里?什么是电容器的电荷量?板间电场强度有哪些特征?

(3)电容器是如何充放电的?充放电过程中电流方向、电容器的电荷量、板间电压、板间电场强度各发生怎样的变化?怎样从能量的角度理解电容器的充电和放电?

主题2:电容器的电容

阅读教材中“电容”部分的内容,回答下列问题。

(1)为什么把电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值定义为电容器

的电容C?为什么不直接用电容器所带电荷量Q来表示电容器容纳电荷的本领?

(2)图示是一个横截面积为S的圆柱形容器,容器内水的体积V与盛水的深度H之间有什么关系?能不能说横截面积S越大,容器盛水量V就越多?横截面积S反映了容器的什么本领?如果把电容器容纳电荷与此容器容纳水作类比,那么电容器的电容C与容器的哪一个量类似?

主题3:探究影响平行板电容器电容的因素

问题:阅读教材中“平行板电容器的电容”部分的内容,回答下列问题。

(1)在研究“影响平行板电容器电容的因素”实验中是否直接测量了两板间的电势差U?本实验通过观察什么来比较电势差的变化?

(2)本实验并没有直接定量计算电容器的电容C,实验中又是如何知道电容C的变化的?

(3)电容器的电容与多个因素有关,实验中如何研究各个因素单独对电容的影响?本实验能否得出各个因素对电容的定量影响?

主题4:电容概念的建立

(1)阅读教材中的相关内容,将电容器与教材图1.8-3(不同容器,使其中的水位升高1 cm,所需的水量是不同的)中盛水容器进行类比,说说你对电容器电容的理解,归纳总结电容器电容的物理意义,写出电容的单位及它们之间的换算关系。

(2)电容的定义式为C=Q

U ,怎样理解这三个量之间的关系?某一电容器的Q

U

是否变化?为什么电容的定义式

又可写作C=ΔQ

ΔU

?

(3)阅读教材中的相关内容,谈一谈电容器使用过程中需要注意的问题。击穿电压是不是额定电压?如图所示的电容器的电容是多少?图中的电压值是指什么电压?

1.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

2.如图所示,平行板电容器的电容为C,极板带电荷量为Q,极板间距为d。今在两极板间的正中央放一带电荷量为q的点电荷,则它所受到的静电力大小为()。

A.k2Qq

d2B.k4Qq

d2

C.Qq

Cd D.2Qq

Cd

3.一个两极板间充满空气的平行板电容器,极板间距离为d,正对面积为S,充以电荷量Q后,两极板间电势差为U。为使电容器的电容加倍,可采用的办法是()。

A.将电势差变为U

2

B.将带电荷量变为2Q

C.将极板正对面积变为2S

D.将两板间充满介电常数为2εr的电介质

4.关于电容器的充放电,下列说法中正确的是()。

A.充放电过程中外电路有瞬时电流

B.充放电过程中外电路有恒定电流

C.充电过程中电源提供的电能全部转化为内能

D.放电过程中电容器中的电场能逐渐减少

拓展一、电容器的电容、电荷量、电压之间的关系

1.有一充电的平行板电容器,两板间电压为3 V,现使它的电荷量减少3×10-4 C,于是两板间电压降为原

来的1

3

,则此电容器的电容是μF,电容器原来所带的电荷量是C;若把电容器极板上的电荷量全部放掉,电容器的电容是μF。