教科版高中物理必修第三册第一章静电场8电容器电容课件（69页PPT）

(共69张PPT)
第一章　静电场
8.电容器　电容
核心素养：1.知道什么是电容器及平行板电容器的主要构造。2.理解电容的概念及其 定义式，能应用其定义式进行简单计算。3.观察电容器充电和放电现象，了解其能量 转换。4.了解常见的电容器。5.掌握平行板电容器两类动态变化问题的分析方法。
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研习任务一　电容器、电容
合作　讨论
照相机的闪光灯能发出强烈的闪光，这时通过闪光灯的电流相当大，有时可达几 千安；照相机的电源能够提供的电流却非常小，为何闪光灯能发出强烈的闪光？
提示：由于电容器放出巨大的电流。
教材　认知
一、电容器
1. 定义：是储存 和电能的元件。任何两个彼此 又互相靠近的导 体，都可以看成一个电容器。
2. 平行板电容器：两块彼此隔开 的金属板，组成最简单的电容器。
3. 电容器的充、放电现象
（1）器材：直流电源、电阻、电容器、灵敏电流表、电压表以及单刀双掷开关。
（2）电路图。
电荷　
绝缘　
平行放置　
（3）充电、放电的比较
充 电 把开关S接1，电源给电容器充电，电容器两极板所带电荷量逐渐增大，电流表 示数减小，电压表示数增大，当电流表示数为0，电压表示数不变时，电容器充 电结束
放 电 把开关S接2，电容器对电阻R放电，电流表示数减小，电压表示数减小，当电流 表示数为0，电压表示数为0时，放电结束
[思考]　如何从能量的角度理解电容器的充电过程和放电过程？
提示：充电过程是电源的能量不断储存在电容器中；放电过程是电容器把储存的能量 通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。
电势差U　

储存电荷　
10－6　
10－12　
核心　归纳
1. 对电容及其定义式的理解
（2）电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量，由电容器本身的性质决定，与电容 器是否带电、所带电荷量Q和两极板间的电势差U无关。
研习　经典
[典例1]　一个平行板电容器，使它每个极板的电荷量从Q1＝30×10－6 C增加到Q2＝ 36×10－6 C时，两板间的电势差从U1＝10 V增加到U2，求：
（1）这个电容器的电容多大？
（1） 3 μF
（2）U2为多少？
（2） 12 V
（3）如要使两极板电势差从10 V降为U2'＝6 V，则每个极板需减少多少电荷量？
（3） 1.2×10－5 C
A. 电容器可以储存电荷，储存的电荷越多电容越大
B. 电容器两端的电压低于2.7 V时就不能正常工作
C. 电容器两端的电压为1.35 V时，它的电容是1 500 F
D. 电容器两端电压每增加1 V，它的带电量将增加3 000 C
D
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研习任务二　实验：观察电容器的充放电现象
研习　经典
[典例2]　随着传感器技术的不断进步，传感器在中学实验室逐渐普及。某同学用电 流传感器和电压传感器做“观察电容器的充、放电现象”实验，电路如图甲所示。
（1）先使开关K与1端相连，电源对电容器充电，这个过程很快完成，充满电的电容 器上极板带 　 （填“正”或“负”）电。
[解析]　（1）开关K与1端相连，电容器上极板与电源正极连接，故充满电的电容器 上极板带正电。
正
4.4×10－4
[训练2]　“探究电容器充放电”的实验装置示意图如图1所示。所用器材如下：直流 电源（电动势为8.0 V，内阻可以忽略）、电容器、定值电阻、电流传感器、单刀双 掷开关以及导线若干。
（1）按照图1连接电路，将开关S接1，电容器处于 　 过程（填“充电”或“放 电”）。
解析：（1）按照图1连接电路，将开关S接1，电容器处于充电过程；
充电
（2）先把电容器接到电源上充电，然后用传感器记录电容器的放电过程的i－t图像如 图2所示，由图可知电容器所带的电荷量为 　 C，电容器的电容为 　 F。（计算结果均保留两位有效数字）
3.4×10－3
4.3×10－4
第*页
研习任务三　平行板电容器及其动态变化
合作　讨论
在研究“影响平行板电容器电容大小的因素”的实验中，连入了静电计。
　　（1）静电计的作用是什么？
提示：（1）用静电计测量已经充电的平行板电容器两极板间的电势差U，从指 针偏转角度的大小可推知U的大小。
　　（2）d改变时，极板上电荷量有何特点？
提示：（2）保持不变。
教材　认知
1. 静电计实质上也是一种验电器，把验电器的金属球与一个导体连接，金属外壳与 另一个导体相连（或者金属外壳与另一个导体同时接地），从验电器指针偏转角度的 大小可以推知两个导体间电势差的大小。
2. 平行板电容器的电容
（1）决定因素：电容C与两极板间的相对介电常数εr成 ，跟极板的正对面积 S成 ，跟极板间的距离d成 。
正比　
正比　
反比　

公式
公式 特点 定义式 决定式
意义
联系
核心　归纳
　平行板电容器的两类典型问题
两类 问题 始终与电源连接 充电后与电源断开
不变 量 U不变 Q不变
自变 量 d S
因变 量
研习　经典
题型1　电容器两板电势差不变
A
A. 两极板间纸张厚度减小
B. 两极板间纸张厚度不变
C. 两极板间纸张厚度增加
D. 以上三种情况都有可能
A
A. 将A板稍微上移
B. 减小两极板之间的距离
C. 将玻璃板插入两板之间
D. 将云母板插入两板之间
　　若平行板电容器带电量不变，讨论的物理依据主要有三个：
D
A. 平行板电容器的电容将变大
B. 静电计指针张角变小
C. 带电油滴的电势能将增大
D. 若先将上极板与电源正极的导线断开再将下极板向下移动一小段距离，则带电油 滴所受静电力不变
D
A. 电容器电容变小
B. 极板间电场强度不变
C. 极板间电势差变小
D. 材料竖直方向尺度增大
A. 向上平移B极板 B. 向下平移B极板
C. 向左平移B极板 D. 向右平移B极板
ABC
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课后提素养
基础　题组
1. 思维辨析
×
×
√
√
√
A. 若电容器不带电，则电容C为零
B. 电容C与电容器所带电荷量Q成正比，与电压U成反比
C. 电容C与电容器所带电荷量Q的多少无关
D. 电容器的带电量与两板电势差成正比
CD
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
ABD
中档　题组
A. “150 μF”是指该电容器能储存的最大电荷量
B. 在额定电压下，该电容器所带电荷量为60 C
C. 在给该电容器充电过程中，电容器两极间的电压逐渐减小
D. 在该电容器放电过程中，电容器两极间的电压逐渐减小
解析：“150 μF”是指该电容器的电容，故A错误；在额定电压下，该电容器所带电 荷量为Q＝CU＝150×10－6×400 C＝0.06 C，故B错误；在给该电容器充电过程中， 随着电容器电荷量逐渐增大，电容器两极间的电压逐渐增大，故C错误；在该电容器 放电过程中，随着电容器电荷量逐渐减小，电容器两极间的电压逐渐减小，故D正 确。故选D。
D
A. 为使它的两极板间的电压增加1 V，所需要的电荷量是3×10－5 C
B. 给电容器1 C的电荷量，两极板间的电压为3×10－5 V
C. 该电容器能容纳的电荷量最多为6×10－3 C
D. 该电容器两极板间能承受的最大电压为200 V
A
A. 指纹的凹点处与小极板距离远，电容小
B. 指纹的凸点处与小极板距离近，电容小
C. 手指挤压基板的绝缘表面，电容器带电荷量增大
D. 手指挤压基板的绝缘表面，电容器带电荷量减小
AC
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课时作业
[基础训练]
B. 对于确定的电容器，其所带电荷量与两板间的电压成正比
C. 无论电容器的电压如何变化（小于击穿电压且不为零），它所带的电荷量与电压 的比值都恒定不变
D. 电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，其大小与加在两板间的电压 无关
解析：电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，是电容器的一种特性。一 个电容器对应唯一的电容值，不能说电容器的电容与其所带电荷量成正比，与两极板 间的电压成反比，故A错误，C、D正确。由于电容是定值，由Q＝CU知，其所带电 荷量与两板间的电压成正比，故B正确。
BCD
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A. 是充电过程
B. 是放电过程
D. 该电容器所带电荷量的变化量为0.20 C
B
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A. 保持开关S闭合，将两极板间距减小，两极板间的电场强度E1不变
B. 保持开关S闭合，将滑动变阻器R的滑片P向左移动，静电计指针 张开角度变大
C. 断开开关S后，紧贴N极板插入金属板，静电计指针张开角度变小
D. 断开开关S后，将两极板间距增大，两极板间的电势差U减小
C
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A. 电容增大，两极板间电压增大
B. 电容增大，两极板间电压不变
C. 电容不变，两极板间电压增大
D. 电容不变，两极板间电压减小
D
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D. 公式Uab＝Ed中，匀强电场中任意两点a、b间的距离越大，两点间的电势差不一定 越大
CD
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解析：该公式是电势的比值定义式，电势φ与Ep及q均无关，由电场本身决定，故A错 误；该公式是电场强度的比值定义式，电场强度E与F及q均无关，由电场本身决定， 故B错误；电容C与电容器带电荷量Q和两极板间电势差U均无关，由电容器本身决 定，故C正确；由公式可知，匀强电场中的任意两点a、b间沿电场方向的距离越大， 两点间的电势差才一定越大，如果两点a、b位于垂直电场线的方向，则增大a、b间的 距离，电势差不变，故D正确。故选CD。
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A B
C D
A
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A. 1.5×10－9 C B. 9.0×10－10 C
C. 6.0×10－10 C D. 3.0×10－10 C
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A. 往玻璃瓶中再加入一些食盐水
B. 从玻璃瓶中再取出一些食盐水
C. 把金属探针向上拔出一些
D. 把金属探针向下插入一些
A
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A. 电容器的电容减小
B. 带电油滴带正电荷
C. 带电油滴仍将静止
D. P点的电势将升高
C
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[能力提升]
A. N极板向上运动时，电容器的电容增加
B. N极板向上运动时，两极板间的电场强度不发生变化
C. N极板向下运动时，电流表有由a向b的电流
D. 手机静止时，电流表示数为零、电容器两极板不带电
A
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A. 当电路中没有电流时，电容器所带电荷量保持不变
B. 当电路中没有电流时，传感器一定处于平衡状态
C. 当电路中有顺时针方向的电流时，电容器电容一定增大
D. 当电路中有顺时针方向的电流时，传感器一定向右运动
AC
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解析：当电路中没有电流时，说明电容器充放电结束，处于稳定状态，电荷量保持不 变，故A正确；当传感器以恒定加速度运动时，根据牛顿第二定律可知，弹力大小不 变，则电容器的电容不变，因两极的电压不变，则电容器的电量不变，因此电路中没 有电流，故B错误；当电路中有顺时针方向的电流时，说明电容器处于充电状态，根 据Q＝CU可知，电容器的电容在增大，故C正确；当电路中有顺时针方向的电流时， 由以上分析可知，电容器的电容在增大，插入极板间电介质加深，因此传感器可能向 左减速，也可能向右加速，故D错误。故选AC。
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12. 某校学习小组要测定一个电容器的电容，选用器材如下：
待测电容器；电流传感器（内阻不计）；电压表；干电池（1.5 V，内阻忽略不 计）；定值电阻R0＝3 000 Ω；单刀双掷开关；导线若干；
实验过程如下：
①按图甲所示的电路图正确连接电路；
②将开关S与“1”端连接，电源向电容器充电；③将开关S掷向“2”端，测得电流随 时间变化的i－t图线如图丙中的实线所示。
请回答下列问题：
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（1）充电完成时，电压表示数如图乙所示，则其大小为 　 V。
解析：（1）由图乙可知，电压表的分度值为0.1 V，需要估读到分度值下一位，读数 为1.50 V；
（2）开关与“2”端相连，电压表示数将 　（填“逐渐变大”“逐渐变 小”或“不变”）。
1.50
逐渐变小
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（3）电容器的电容C＝ 　 F（保留二位有效数字）。
2.0×10－3
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（4）若将定值电阻换为R1＝5 000 Ω，重复③。则电流随时间变化的i－t图线应该是 图丁中的曲线 　 （填“b”或“c”）。
解析：（5）不同意，理由为充电结束后灵敏电流表依然可以测得通过电压表的电 流，故读数不为0。
c
不同意。充电结束后灵敏电流
表依然可以测得通过电压表的电流，故读数不为0
　
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13. 如图所示，一平行板电容器的两个极板竖直放置，在两板之间有一个带电小球， 小球用绝缘细线连接悬挂于O点。现给电容器缓慢充电，使两极板所带电荷量分别为 ＋Q和－Q，此时悬线与竖直方向的夹角为30°。再给电容器缓慢充电，直到悬线与 竖直方向的夹角增加到60°，且小球与两板不接触。求第二次充电使电容器正极板增 加的电荷量是多少？
2Q
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