高中物理静电场(三)学案

高中物理静电场（三）

【学习目标】

1.知道什么是电容器及常见的电容器；

2.知道电场能的概念，知道电容器充电和放电时的能量转换；

3.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.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。

知识点一电容器

典例探究

1．下列关于电容器的叙述中错误的是( )

A．电容器是储存电荷和电能的容器，只有

带电的容器才称为电容器

B．任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导

体，都能组成电容器，而且跟这两个导体是否

带电无关

C．电容器所带的电荷量是指每个极板所带

电荷量的绝对值

D．电容器充电过程中是将其他形式的能转

变成电容器的电能并储存起来；电容器放电过

程中将电容器储存的电能转化为其他形式的能

2．如图所示实验中，关于平行板电容器的

充、放电，下列说法正确的是( )

知识点一电容器

自主学习

1. 构造

彼此绝缘而又相距很近的两个____，就构

成一个电容器。最简单的就是电容器，

电容器可以容纳。

2．功能

(1) 充电：把电容器的两个极板与电源的

正负极相连，使两个极板上带上____________

_________的过程。

(2) 放电：用导线把充电后的电容器的两

个极板接通，两个极板上的__________就会

_______，电容器失去电荷的过程。

3．带电荷量

充电后__________的带电荷量的绝对值。

A．开关接1时，平行板电容器充电，且上

极板带正电

名师点睛

Q

C=的理解挑战自我

2．对电容的定义式

U

答案与解析

知识点一电容器

自主学习

1. 导体平行板电荷

2. 等量异种电荷异种电荷中和

3. 个极板

典例探究

1. 【答案】A

【解析】并不是只有带电时的电容器才称为电容器，A错，B对．每个极板所带电荷量的绝对值称为电容器的带电荷量，C对．电容器充电的过程中其他形式的能转化为电能，放电过程中电能转化为其他形式的

能，D 对。

2. 【答案】A

【解析】开关接1时，平行板电容器充电，上极板与电源正极相连，所以带正电，故A 对B 错。开关接2时，平行板电容器被导线短接而放电，瞬间极板上电荷中和，均不带电，故C 、D 均错。

知识点二 电容

自主学习

1. 电荷量 电势差

2. Q U

3. 容纳电荷 1V

4. 法拉 微法 皮法 106 1012

5. 电容是用比值法定义的物理量，不能说C 与Q 成正比，与U 成反比。

典例探究

1. 【答案】A

2. 【答案】1.0×10－3

C

【解析】根据公式C ＝Q U 可推出C ＝ΔQ ΔU ，则C ＝2.0×10－440F ＝5.0×10－6F ，根据Q ＝CU Q ＝5.0×10－6×200 C＝1.0×10－3 C 。 3. 【答案】2×10－8

F 1.75 V 【解析】 C ＝Q U ＝4×10－82

F ＝2×10－8 F 又因C ＝ΔQ ΔU 得ΔU ＝ΔQ C ＝1×10－84×10－8

V ＝0.25 V 所以U ′＝U －ΔU ＝2 V －0.25 V ＝1.75 V 。

4.【答案】见解析

【解析】(1) 根据电容的定义式 C=Q/U=(6×10-6/2)F=3×10-6F

(2) 若电势差升高1V ，电容器的电容仍不变，而此时所带电量 Q ′=CU ′=3×10-6×3C=9×10-6C 知识点三平行板电容器的电容

自主学习

1. 相互平行

2. 正比 正比 反比

3. εr S

4πkd

典例探究

1. 【答案】见解析

【解析】 影响平行板电容器电容大小的因素有：①随正对面积的增大而增大；②随两极板间距离的增

大而减小；③在两极板间放入电介质，电容增大．据上面叙述可直接看出B 、C 选项正确，对D 选项，实际上是减小了平行板的间距。

2. 【答案】3 μF 1.2×10－5

C 6 μF

【解析】电荷量的增加量和电势差的增加量分别为

ΔQ ＝Q 2－Q 1＝3.6×10－5C －3×10－5C ＝6×10－6C ， ΔU ＝U 2－U 1＝12 V －10 V ＝2 V. 根据电容的定义，它等于每增加1 V 电势差所需增加的电荷量，即 C ＝ΔQ

ΔU ＝6×10－6

2

F ＝3×10－6F ＝3 μF 要求两极板间电势差降为6 V ，则每板应减少的电荷量为

ΔQ ′＝C ΔU ′＝3×10－6×(10－6)C ＝1.2×10－5C.

据决定式C ＝εr S 4πkd

可知， 只有电容器极板间距离减半时，电容加倍，故此时电容大小C ′＝2C ＝6 μF.

3. 【答案】BCD

4. 【答案】150 μF 4.5×10－4 C 150 μF

【解析】 电容器两极板间电势差的变化量为：ΔU＝(1－13)U ＝23

×3 V＝2 V ， 由C ＝ΔQ ΔU ，有C ＝3×10－42 F ＝1.5×10－4 F ＝150 μF. 设电容器原来的电荷量为Q ，则Q ＝CU ＝1.5×10－4×3 C＝4.5×10－4 C.

电容器的电容是由本身决定的，与是否带电无关，所以电容器放掉全部电荷后，电容仍然是150 μF。

5. 【答案】C

【解析】 电容器充电后再断开S ，其所带电荷量Q 不变，由C∝εr S d

可知，d 增大时，C 变小，又因U ＝Q C ，所以d 增大时，U 变大．对于场强E ，由于E ＝U d ，U ＝Q C ＝Q εr S 4πkd

＝4πkdQ εr S ，所以E ＝U d ＝4πkdQ εr Sd ＝4πkQ εr S

，由以上分析可知，间距d 增大，E 不变化。

6. 【答案】B

【解析】 由平行板电容器电容决定式C ＝εS 4πkd

知，当插入电介质后，ε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 ＝Q C

，又电荷量Q 不变，故两极板间的电势差U 减小，选项B 正确。 知识点四 常用电容器