2.4 电容器 电容 学案 (2)

2.4
电容器
电容
学案
学习要求：
1、知道电容器是储存电荷和电场能的装置。
2、理解电容的意义，知道其单位，并会用电容定义式进行计算。
3、了解影响平行板电容器电容的相关因素及其电容的决定式。
要点导学：
一、电容器
1、概念：能储存电荷的元件
2、构造：实际上，任何两个彼此绝缘又相距很近的导体都可以看成一个电容器。
问题讨论：两平行导体板夹上一层绝缘物质（空气也算）能否构成电容器？
3、充电、放电
演示：连接如图的电路
现象观察：当接a时，G偏转
当接b时，G反偏
分析：
充电电流的方向：
能量的转化：
放电电流的方向：
能量的转化：
二、电容
问题1：既然电容器是用来储存电荷的，而不同电容器容纳电荷的本领是不同的，我们应该用一个物理量表示电容器容纳电荷的能力，这应是一个怎样的物理量呢？
问题2：对一个结构一定的电容器，给它带上一定的电荷量Q，两极间也就有了一定的电势差U，Q与U能用来表示电容器的储存能力吗？
1、定义：电容器所带的
与电容器两极板间的
的比值
2、定义式：
，或者
（比值定义）
3、物理意义：C是表示电容器
的物理量。
4、单位：在国际单位制中单位是
（F），1F=1C/V
1μF=10-6F，
1рF=10-12F
5、对电容的理解：
1、用比值法定义物理量的特点
2、与水容器对比理解
水容器H
S
V
电容器U
C
Q
三、研究影响平行板电容器电容大小的因素
1、问题：决定平行板电容器电容的因素有哪些？
2、定性分析
3、实验探究
⑴改变平行板两极板的距离d
现象：d↓
偏角↓
U↓
C↑
d↑
偏角↑
U↑
C↓
⑵改变平行板两极板的正对面积S
现象：S↓
偏角↑
U↑
C↓
S↑
偏角↓
U↓
C↑
⑶两极板间插入绝缘介质（保持Q、S、d不变）
现象：插入电介质
偏角↓　　　
U↓　　　　　C↑
4、结论：
决定式：
【典型例题】　
例1
对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
B．将两极扳平行错开，使正对面积减小，电容将减小
C．在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大
D．在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板，电容将增大
解析：根据，影响平行板电容器的电容大小的因素有：①正对面积增大，电容增大；②两板间距增大，电容减小；③两板间放入电介质，电容增大；④两板间放入金属板，相当于减小平行板的间距，电容增大．所以选项B、C、D正确．
点评：
这是一道关于电容器的电容的基本题，电容器的电容是由本身的结构来决定的．空气的介电常数接近于1，其它各种绝缘体的介电常数都大于1，所以空气电容中插入任何绝缘体，其电容都增大．
例2
如图所示，两块水平放置的平行金属板a、b，相距为d，组成一个电容为C的平行板电容器，a板接地，a板的正中央有一小孔B.从B孔正上方h处的A点，一滴一滴地由静止滴下质量为m、电量为q的带电油滴，油滴穿过B孔后落到b板，把全部电量传给b板，若不计空气阻力及板外电场．问：
(1)第几滴油滴将在a、b板间作匀速直线运动？
(2)能达到b板的液滴不会超过多少滴？
答案：＋1，＋1.
解析：理解液滴在板间作匀速运动的条件、到达b板液滴不会超过多少滴的含义．
(1)当液滴在a、b间作匀速运动时，Eq＝mg.设这时已有n滴液滴落在b板，板间场强为E＝＝，n＝.作匀速运动的应是第＋1滴；
(2)设第N滴正好到达b板，则它到达b板的速度正好为零．此时b板的带电量Q′＝(N－1)q，a、b间的电压U＝.根据动能定理：mg(h＋d)－qU＝0，N＝＋1.能够到达b板的液滴不会超过＋1滴．
【达标训练】　
1．如图所示，平行板电容器C和电阻组成电路，当增大电容器极板间的距离时，则(　　)
A．在回路中有从a经R流向b的电流
B．在回路中有从b经R流向a的电流
C．回路中无电流
D．回路中的电流方向无法确定
答案：A
解析：依图知电容器a板带正电，b板带负电．当d增大时，由公式C＝εS/4πkd知，电容C减小．由于电容器一直接在电源上，故电容器两极板间的电压U不变，所以由公式：C＝Q/U，得Q＝UC，电容器所带电量应减小，即将d增大时，电容器应放电．电容器放电时，其电流由正极板流向负极板，即从a板流出经R流向b板，所以选项A正确．
2．如图所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U，现使B板带电，则下列判断正确的是
(　　)
A．增大两极之间的距离，指针张角变大
B．将A板稍微上移，静电计指针张角将变大
C．若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大
D．若将A板拿走，则静电计指针张角变为零
答案：AB
解析：电容器上所带电量一定，由公式C＝，当d变大时，C变小．再由C＝得U变大．当A板上移时，正对面积S变小，C也变小，U变大，当插入玻璃板时，C变大，U变小，当将A板拿走时，相当于使d变得更大，C更小，故U应更大，故选A、B.
3．一平行板电容器电容为C，两极板水平放置，两极板间距为d，接到电压为U的电源上，两极板间一个质量为m的带电液滴处于静止，此液滴的电量q＝________，若将两个极板之间的距离变为d/2，带电液滴将向________运动，(填“上、下、左或右”)，电容器的电容将________．(填“变大、变小、或不变”)
答案：mg　向上　变大
【反思】
收获
疑问
A
a
b
s
C
E
V1
S1
h
V2
S2
分析
C=Q/U
结论
C与d反相关
C=Q/U
结论
C与d正相关
分析
结论
C与电介质有关
C=Q/U
分析