高中物理《电容器的电容》导学案

第8节电容器的电容

1．知道电容器的概念，认识常见的电容器，通过实验感知电容器的充放电现象。

2．理解电容的概念及定义方法，掌握电容的定义、定义式、单位，并会应用定义式进行简单的计算。

3．了解影响平行板电容器电容大小的因素，掌握平行板电容器的电容决定式。

4．知道改变平行板电容器电容大小的方法。

一、电容器和电容

1．电容器的组成：两个彼此绝缘的□01导体，当相距很近且之间存有□02电介质时，就组成一个电容器。

2．电容器的充放电过程

过程内容充电过程放电过程

定义使电容器□03带电的过程电容器两极板所带□04电荷中和的过程

方法

将电容器的两极板与□05电源两

极相连用导线将充电后的电容器的两极板接通

场强变化极板间的场强□06增强极板间的场强□07减弱

能量转化

由电源获得的□08电能储存在电

容器中

□09电场能转化为其他能

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□10比值，公式为□11C＝Q U。

(2)物理意义：表示电容器□12容纳电荷本领的物理量。

(3)国际单位：法拉，简称“法”，用□13F表示。常见单位还有微法(□14μF)、

皮法(□15pF)，其单位换算：1 F＝□16106μF＝□171012 pF。

二、常用电容器及平行板电容器

1．分类

(1)按电介质分：聚苯乙烯电容器、陶瓷电容器、电解电容器等；

(2)按电容是否可变分：□01固定电容器、□02可变电容器。

2．电容器的额定电压和击穿电压

(1)额定电压：电容器能够长期□03正常工作时的电压。

(2)击穿电压：加在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，电介

质将被□04击穿，则电容器就会损坏。

3．平行板电容器

(1)构成：由两个彼此绝缘而又相距很近的□05平行金属板构成。

(2)平行板电容器的电容

①决定因素：两板间□06距离d，两板的□07正对面积S，两板间电介质的□08相对介电常数εr。

②决定式：□09C＝εr S

4πkd。

(1)电容大的电容器所带电荷量一定多。()

(2)电容的单位有F、μF、pF,1 F＝103μF＝106 pF。()

(3)电容为C的电容器所带电荷量为Q，若电荷量增大为2Q，则电容变为2C。()

(4)电容器所带的电荷量Q是指电容器的一个极板上所带电荷量的绝对值。()

(5)电容器放电的过程就是两极板电荷中和的过程。()

(6)公式C＝

εr S

4πkd可用来计算任何电容器的电容。()

提示：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√(6)×

课堂任务电容器及其电容

仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。

活动1：图甲表示的是什么意思？

提示：图甲表示电容器充电的过程。将电容器直接和电源相连便可以充电——两极板带上等量异种电荷。与正极相连的极板带正电，与负极相连的极板带负电。

活动2：图乙表示的是什么意思？

提示：图乙表示电容器放电的过程。将电容器的两个极板用导线相连，两极板的电荷就会中和掉，即放电。

活动3：观察图丙中的数据你发现了什么？

提示：电荷量和电压的比值相同。

活动4：讨论、交流、展示，得出结论。

(1)电容器

①组成：两个彼此绝缘又互相靠近的导体。

②所带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值。

③充、放电

充电把电容器接在电源上后，电容器两个极板分别带上等量的异号电荷的过程。充电后，两极板上的电荷由于互相吸引而保存下来，两极板间有电场存在，充电过程中由电源获得的电能储存在电容器中

放电用导线将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。放电后的两极板间不再有电场，电场能转化为其他形式的能量

(2)对电容的理解

①电容器容纳电荷的本领类似于直筒形容器容纳水的本领。电容相当于直筒形容器的底面积，底面积越大，水位每上升1个单位高度，水量就增加得越多，而电容越大，两极板间电压每升高1 V ，两板所带的电荷量增加得就越多。

②通过Q -U 图象理解，如图所示，Q -U 图象是一条过原点的直线，其中Q 为一个极板上所带电荷量的绝对值，U 为两板间的电势差，直线的斜率表示电容大小。因而电容器的电容也可以表示为C ＝ΔQ

ΔU ，即电容的大小在数值上等于两极板间的电压增大(或减小)1 V 所增加(或减少)的电荷量。

例1 一个电容器所带的电荷量为4×10－8

C ，两极板间的电压是2 V ，那么

这个电容器的电容是多少？如果电容器的电荷量减少了1×10－8 C ，则板间电压变成多少？

电容器的电容如何计算？电容与什么有关？

提示：电容器的电容C 可用公式C ＝Q U ＝ΔQ

ΔU 计算，电容与极板所带电荷量和极板间电压无关，只由电容器本身决定。

[规范解答] C ＝Q U ＝

4×10

－8

2

F ＝2×10－8 F ，

又由C ＝ΔQ ΔU 得ΔU ＝ΔQ C ＝1×10

－8

2×10

－8 V ＝0.5 V ， 所以U ′＝U －ΔU ＝2 V －0.5 V ＝1.5 V 。 [完美答案] 2×10－8 F 1.5 V

电容器电容、电荷量、电压的分析

(1)电容器的电容只由电容器本身决定，与电容器所带电荷量、两极板间电压无关，因此，在分析电荷量、电压时电容器电容不变是分析问题的关键点。

(2)公式C ＝ΔQ ΔU 是公式C ＝Q

U 的推论，在解有关电荷量变化或极板间电压变化的题目中，应用C ＝ΔQ ΔU 比应用C ＝Q

U 更便捷。解题时，两个公式要灵活应用。

[变式训练1] 电容器A 的电容比电容器B 的电容大，这说明( ) A ．A 所带的电荷量比B 多 B ．A 比B 能容纳的电荷量多 C ．A 的体积比B 的体积大

D ．两个电容器的电压都改变1 V 时，A 的电荷量改变比B 的大 答案 D

解析 电容是电容器的固有属性，是表示电容器容纳电荷本领的物理量，表示电容器两极板间的电压每改变1 V 时电容器所带的电荷量能改变多少，不表示电容器能容纳或已容纳的电荷量的多少，更不表示电容器的体积大小，A 、B 、C 错误，D 正确。

课堂任务

平行板电容器及其电容 仔细观察下列图片，认真参与“师

生互动”。

活动1：静电计的作用是什么？

提示：把它的金属球与一个导体连接，金属外壳与另一个导体连接(或者金属外壳与另一个导体同时接地)，从指针偏转角度的大小可以推知两个导体间电势差