电容器和电容导学案(选修31,15)

电容器和电容（导学案）

学习目标1、了解电容器的构造和常用电容器。

2、知道电容器充电和放电过程是能量转化的过程。

3、了解电容器的电容。

4、经历影响平行板电容器电容因素的实验探究过程，知道决定平行板电容器电容大小的因素。

合作探究一、了解电容器

提问1、电容器的构造是怎样的？

提问2、什么是电容器的充电、放电？

提问3:电容器在充、放电的过程中的能量转化关系是什么?

小结：充电:带电量Q ,板间电压U ,板间场强E , 能转化为能

放电:带电量Q ,板间电压U ,板间场强E , 能转化为能

二、理解电容的概念

电容器与水容器类比：

电容器的带电量相当于水容器的；电容器的的板间电压相

当比水容器中水的；电容器的电容相当于水容器的；

电容器的耐压值相当于水容器的。

对于给定电容器，相当于给定柱形水容器，其电容C（类比于横截面积）不变。这是

量度式，不是决定式。在C一定情况下，Q=CU，Q正比于U。

1、定义：。

2、公式：。

3、单位：。

4、电容的物理意义：。

三、探究平行板电容器的电容

1、静电计实质是一种验电器。如图，电容器的一个极

板与静电计的金属球（金属杆、指针）相连，另一个极板与

静电计的外壳相连（或都接地），则两极板间的电压就等于。

2、探究平行板电容器的电容（控制变量法）

合

作

探

究

内容：（1）保持带电量Q、板间距d不变，改变两极板的正对面积s

现象：

结论：

（2）保持带电量Q、正对面积s不变，改变d

现象：

结论：

（3）保持Q、s、d都不变，在两极板间插入电介质

现象：

结论：

归纳总结：

3、平行板电容器的电容公式：

说明：电容的决定式，电容器的电容由其自身构造决定，与Q、U无关

4、介电常数是反映介质的物理量。

四、认识常见电容器

1、常见的固定电容器有和，其符号分别是、

2、可变电容器是改变从而改变其电容的，其符号是

3、电容器的额定电压一般击穿电压

五、电容器的两类动态变化过程分析

1.主要的理论论据

(1)平行板电容器的电容C与板距d、正对面积S、介质介电常数ε间的关系

C=εS/4kπd .

(2)平行板电容器内部是匀强电场,所以场强 E=U/d .

(3)电容器所带电荷量Q=CU.

(4)由以上三式得E=4kπQ/εS ,该式常用于Q保持不变的情况中.

2.电容器的动态分析的两种情况

(1)定电压问题:平行板电容器充电后,继续与电源的两极相连,因此两极板间的电压

不变,当电容器的d、S、ε变化时,将引起电容器的C、Q、E的变化.(U不变)

C= Q= E=

(2)定电量问题:平行板电容器充电后,切断与电源的连接,因此电容器带电荷量Q不

变,当电容器的d、S、ε变化时,将引起电容器的C、U、E变化.(Q不变)

C= U= E=

例

题

分

析

一、对电容器电容的理解

【例题1】、关于电容的说法中正确的是（）

A. 由C＝Q／U可知．电容器的电容与它的带电量、两板间电压有关．

B. 电容器带电量多，说明它容纳电荷的本领大．

C．由Q＝CU可知，当U增大时．Q可以无限增大．

D. 两个相互靠近彼此绝缘的人，虽然不带电，但它们之间有电容．

【例题2】、有一电容器，带电量为10-5C时，两板间的电压为200V，如果使它带的电量再

增加10-6C．这时，它的电容是_______法拉，两板间的电压是____ ___V

二、平行板电容器的两类动态问题分析

【例题3】、如图所示,一平行板电容器充电后与电源断开,负极

板接地,在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在P点.以E表

示两极板间的场强,U表示电容器的电压,Ep表示正电荷在P点的

电势能.若保持负极板不动,将正极板移到图中虚线所示位置,

则：( )

年级班级姓名科目课型课题课时

高2015届物理新授 1.6 2

例题分析A.U变小,E不变 B.E变大,Ep不变

C.U变大,Ep不变

D.U不变,Ep不变

【例题4】如图所示，平行板电容器竖直放置，A板上用绝缘线悬挂

一带电小球，静止时绝缘线与固定的A板成θ角，移动B板，下列说

法正确的是：( )

A．S闭合，B板向上平移一小段距离，θ角变大

B．S闭合，B板向左平移一小段距离，θ角变大

C．S断开，B板向上平移一小段距离，θ角变大

D．S断开，B板向左平移一小段距离，θ角不变

三、静电计问题

【例题5】如图所示为研究平行板电容器电容的实

验。电容器充电后与电源断开，电量Q将不变，与电

容器相连的静电计用来测量电容器的________。在

常见的电介质中，由于空气的[______________是最

小的，当极板间插入其它的电介质板时，电容器的

电容将_________（填“增大”、“减小”或“不变”），

于是我们发现，静电计指针偏角将__________。（填

“增大”、“减小”或“不变”）

四、电容器的实际应用问题

【例题6】传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，已经应用到宇宙开发、环境保护、

交通运输以及家庭生活等各种领域．如下图所示为几种电容式传感器，其中通过改变电

容器两极间距离而引起电容变化的是( )

A B

C D

巩

固

提

高

1．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间电流

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小

2. 两个电容，两极板间的电势差之比为2:3，带电量之比为3:2，则C

1

/C

2

等于( )

A．2:3 B．3:2

C．4:9 D．9:4

3．对于一个确定的电容器的电容正确的理解是( )

A．电容与带电量成正比

B．电容与电势差成反比

C．电容器带电量越大时，电容越大

D．对确定的电容器,每板带电量增加,两板间电势差必增加

4．对电容器C＝Q／U，以下说法正确的是( )

A．电容器充电量越大，电容增加越大

B．电容器的电容跟它两极所加电压成反比

C．电容器的电容越大，所带电量就越多

D．对于确定的电容器，它所充的电量跟它两极板间所加电压的比值保持不变

5．某一电容器标注的是“300V，5μF”，则下述说法正确的是( )

A.该电容器可在300V以下电压正常工作

B．该电容器只能在300V电压时正常工作

C．电压是200V时，电容仍是5μF

D．使用时只需考虑工作电压，不必考虑电容器的引出线与电源的哪个极相连

6．关于电容器和电容的概念下列说法正确的是( )

A．任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体都可以看成是一个电容器

B．用电源对平板电容器充电后，两极板一定带有等量异种电荷

C．某一电容器带电量越多，它的电容量就越大

D．某一电容器两板间的电压越高，它的电容就越大

7、如图所示，A、B为两块平行带电金属板，A带负电，B带正电且与大地相

接，两板间P点处固定一负电荷，设此时两极间的电

势差为U，P点场强大小为E

p

,电势为

P

ϕ，负电荷的电

势能为ε，现将A、B两板水平错开一段距离（两板间

距不变），则( )

A．U变大，E

p

变大 B．U变小，

P

ϕ变小

C．

P

ϕ变小，ε变大 D．

P

ϕ变大，ε变小

8．一平行板电容器始终与电池相连，现将一块均匀的电介质板插进电容器恰

好充满两极板间的空间，与未插电介质时相比( )

A．电容器所带的电荷量增大 B．电容器的电容增大