2020高中物理1.8电容器的电容学案新人教版选修3-1

1.8 电容器的电容学案5

【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。

【学习重点】：电容器的概念、定义式及影响平行板电容器电容因素。【学习难点】：电容的定义和引入；对平行板电容器的动态分析。

【知识梳理】

1. 电容器：任何两个彼此靠近又相互绝缘的导体组成一个电容器。使电容器带

电(或电量增加)的过程叫充电，使充电后的电容器失去电荷(或电量减少)的过程叫放电。

2. 电容

(1)定义：电容器所带的电量跟它两极间的电势差的比值叫电容器的电容。

(2)公

式：C= Q/U,电容在数值上等于使电容器的两极板间的电势差增加1V 所需的电量，与Q U无关，只取决于电容器本身。

( 3 )单位：法拉( F)

1F 106 F 1012 pF 。

(4)平行板电容器的电容：随两极板间正对面积的增大而增大，随两极板间距离的减小而增大，随两极板间电介质的介电常数的增大而增大。

平行板电容器的电容的决定式是：

4 kd d

【典型例题】

例1.关于电容器和电容，以下说法正确的是

A. 电容器充电后，两极板总带等量异种电荷

B. 电容器的带电量是两极板带电量之和

C. 电容器电容的大小与其带电量及两极板间电势差有关

D. 电容器两极板间电势差每增加1V,电容器的带电量即增加1C

解答：电容器的带电量等于任一极板带电量的绝对值，所以B错误；电容器的电容仅由本身性质决定，与其他外界因素无关，所以C错误。

答案：AD

点评：注意C Q，Q为一板电量且可推出C -9，电容的大小与Q U无关，

U U

仅由电容器本身性质决定，比如平行板电容大小 C —，由、s、d决定。

4 Kd

变式1.要使平行板电容器的电容增大：

A、增大电容器的带电量

B增大电容器两级间的电压

C增大电容器两级板的正对面积

D增大电容器两级板的距离

解答：平行板电容大小C —，与电量和电压无关，所以ABD昔。

4 Kd

答案：C

变式2.如图2-4-1所示，四个图像描述了对给定的电容器充电时，电容器电

图2-4-2

量Q 、电压U 和电容C 三者的关系，正确的图象有

解答：根据C Q ,且电容的大小与Q U 无关，仅由电容器本身性质决定，所 U 以CD 正确。

答案：CD

例2.两块平行金属板，挨得很近且不相连。给两板带上等量异种电荷后，两 极板间便有了电压，为了使两板电压加倍，而板间场强减半，可采用的办法有

A. 两板电量加倍，而距离变为原来 4倍

B. 两板电量加倍，而距离变为原来 2倍

C. 两板电量减半，而距离变为原来 4倍

D. 两板电量减半，而距离变为原来 2倍

解答：由题意要求先整理和推导出两板电压和场强与电量和两板距离的关系式, 然后进行讨论。

答案：C

点评：研究平行板电容器问题时，应从以下几个方面入手： (1)

看电容器的工作状态，如果它与电源连接则说明在以后的变化过程中，

其

两极板间的电压保持不变；如果是充完电后与电源断开，则说明其电量保持不变。 (2)

根据C —S

S

确定C 的变化。 1

4 kd d

: ....... ..................

:g pa ■•■■■ ■■■

■ ■■■ ■ ■■■!■■■ b ■■■ ■ 9 ■

F

I

T

(3) 根据C = Q/U 确定剩余量的变化 (4) 根据E = U/d 确定E 的变化

Ed

，cd

Q4 K

Q4 Kd

，正确答案Co

S

变式1.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(电量很小)固定在P点，如图2-4-2所示，以E表示两极板间场强，U表示电容器两极间电压；W 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

A. U变小，E不变

B. E变大，W变大

C. U变小，W不变

D. U不变，W不变

解答：由板间距离d减小，可知电容C增大；因充电后与电源断开，可知带电量Q不变；由U=Q/C可知板间电压U减小。本题场强的判断是个难点，由 C —

4 kd 和U=Q/C得U 再由E U得E 佯Q，即E由Q决定，因QS都不变,

S d s S

所以E不变。又因P点与负极板间电压不变，则P点的电势U P不变，那么正电荷的电势能就不变。

答案：AC

【反思】

图2-4-2

【课后练习】

一、选择题

1如图4所示，要使静电计的指针偏角变小，可采用的方法是（）

图4

A. 使两极板靠近

B. 减小正对面积

C. 插入电介质

D. 用手碰一下负极板

答案AC

2. 连接在电池两极上的平行板电容器，当两板间的距离减小时（）

A. 电容器的电容C变大

B. 电容器极板的带电荷量Q变大

C. 电容器两极板间的电势差U变大

D. 电容器两极板间的电场强度E变大

答案ABD

解析平行板电容器的电容C=& r S/4 n kd.当两极板间距离d减小时，电容C 变大，选项A正确.

平行板电容器连接在电池两极上，两极板间的电压为定值，选项C错误.

根据电容定义式，C= Q/U, Q= CU U不变，C变大，所以Q变大，选项B正确. 平行板电容器两极板间的电场是匀强电场，E= U/d，U不变，d减小，所以E

增大，选项D正确.

3. 关于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是（）

A. 将两极板的间距加大，电容将增大