选修31第一章第8节《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=,并能用来进行有关的计算。

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=,知道改变平行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的异号电荷的过程叫作充电。充电过程中由④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的过程叫作放电,放电过程中⑥能转化为其他形式的能量。

2.电容

(1)电容器所带的⑦与两极板间的⑧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的特性。

(3)在国际单位制中,电容的单位是,简称,符号,实际中常用的电容单位还有、。

(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、两极板的和两极板之间的,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。

3.常见电容器

(1)可变电容器通过转动动片,使两组铝片的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,这个极限电压叫作电压。电容器外壳上标示的是额定电压,这个数值比电压要低。

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=,怎样理解这三个量之间的关系?某一电容器的是否变化?为什么电容的定义式又可写作C=?

(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.k

B.k

C.D.

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

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,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。

拓展二、平行板电容器的动态问题分析

2.如图所示,平行板电容器与电压为U的直流电源(内阻不计)连接,下极板接地。一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离,则()。

A.带点油滴将沿竖直方向向上运动

B.P点的电势将降低

C.带点油滴的电势能将减少

D.若电容器的电容减小,则极板带电荷量将增大

拓展三、带电粒子在电容器中的运动

3.在观察油滴在水平放置的真空充电平行板电容器中运动的实验中,原有一油滴静止在电容器中,给电容器再充上一些电荷量ΔQ1后,油滴开始向上运动,经t时间,电容器突然放电失去一部分电荷量ΔQ2,又经t 时间后,油滴回到原处。假设油滴在运动过程中没有失去电荷,试求电容器失去电荷量ΔQ2和充上电荷量ΔQ1之比。

电

容

器

的

电

容

答案

课时1.8电容器的电容

知识体系梳理

①金属②绝缘③等量④电源⑤中和⑥电场⑦电荷量⑧电势差⑨⑩储存电荷法拉法

F微法皮法电介质正对面积距离

相对介电常数正对面积击穿击穿

重点难点探究

主题1:(1)电容器的主要作用是能够储存电荷和电能。

(2)两块正对着的、互相平行、互相绝缘而又靠近的金属板是最简单的电容器,叫作平行板电容器。电容器两极板上的电荷分布在两极板相对的内侧。电容器所带电荷量是指一个极板所带电荷量的绝对值。板间形成

匀强电场(不考虑边缘效应),电场强度大小E=,方向始终垂直板面。