2.4 电容器 电容 学案 (3)

2.4
电容器
电容
学案
【学习目标】
（一）知识与技能
1、知道什么是电容器及常见的电容器；
2、知道电场能的概念，知道电容器充电和放电时的能量转换；
3、理解电容器电容的概念及定义式，并能用来进行有关的计算；
4、知道平行板电容器的电容与哪些因素有关，有什么关系；掌握平行板电容器的决定式并能运用其讨论有关问题。
【自主学习】
一、电容器
1、生活中的电容
如右图所示，各种各样的电容器，你知道它们的作用吗？你能举出生活中应用电容的几个实例吗？
2、电容器
（1）电容器的构成
在两个相互靠近的平行金属板中间夹上一层电介质，就构成了一个平行板电容器，任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，即可构成一个电容器。
（2）电容器的充电放电
①充电：电容器两板分别接在电源两端，两板带上等量异号电荷的过程，在充电过程中，电路中有短暂的充电电流，充电过程中由电源获得的电能储存在电容中，称为电场能。
②放电：充了电的电容器的两极板用导线连接，使两极板上正、负电荷
中和的过程，在放电过程中，电路中有短暂的放电电流，放电后，两极板间不存在电场，电场能转化为其他形式的能。
说明：当电容器与电源相连时其两板间的电势差不变，当与电源断开时其电量不变。
二、电容
1、电容器所带电荷量：是指单个极板所带电荷量的绝对值。
2、电容
思考：实验表明电容器所带电荷量与其两板的电势差成正比，甲电容器两板各带2
C电量，板间电压为2000
V，乙电容器两板各带3
C电量，板间电压为2000
V，谁容纳电荷的能力大呢？（甲容纳电荷的本领大）
结论：①电容：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。可用电容器的电容来描述电容器容纳电荷的本领。
②表达式：C＝
③在国际制单位中，电容的单位是法拉，符号是F，1F=μF=pF。其含义是当电容器带1C的电量时两板间的电势差为1V。
思考：
C由Q、U决定吗？（不是，它们仅是数量上的关系式）
3、电容的决定因素
①在课本第30页的演示实验说明了，当保持Q和d不变时，电容C随正对面积S的增大而增大；当保持Q和S不变时，电容C随板间距离d增大而减小；当保持Q、d和S不变时，在板间放入不同的电介质其电容不同。
②理论分析表明：影响平行板电容器的电容有关的因素：正对面积、板间距离和电介质。其表达式为C=，当电容器内没有电介质时，C=。
说明：其中为相对介电常数，它是与电介质的性质有关。由于空气的介电常数接近1，故可忽略空气对电容的影响。
4、常用电容器
（1）固定电容器：电容是不变的，用
表示。
（2）可变电容器：电容是可变的，用
表示。
（3）电容器的两个重要参数：①额定电压；②击穿电压，
【典例剖析】
例1．如图所示
，两块水平放置的平行正对的金属板a、b与电池相连，在距离两板等距的M点有一个带电液滴处于静止状态．若将a板向下平移一小段距离，但仍在M点上方，稳定后，下列说法中正确的是
(　　)
A．液滴将加速向下运动
B．M点电势升高，液滴在M点的电势能将减小
C．M点的电场强度变小了
D．在a板移动前后两种情况下，若将液滴从a板移到b板，电场力做功相同
答案：BD
解析：当将a向下平移时，板间场强增大，则液滴所受电场力增大，液滴将向上加速运动，A、C错误．由于b板接地且b与M间距未变，由U＝Ed可知M点电势将升高，液滴的电势能将减小，B正确．由于前后两种情况a与b板间电势差不变，所以将液滴从a板移到b板电场力做功相同，D正确．
例2．如图所示，平行金属板AB间的距离为6cm，电势差是300V.将一块3cm厚的矩形空腔导体放入AB两板之间，它的左侧面P与A板平行，且距A板1cm.C是A、B两板正中央的一点，则C点的电势是________V.
答案：200
解析：E＝＝V/m＝10000V/m.C点电势即CB间电势差，即：U′＝Ed′＝10000×2×10－2V＝200V.
【课堂训练】
1.一个平行板电容器，它的电容
(　　)
A．跟正对面积成正比，跟两板间的距离成正比
B．跟正对面积成正比，跟两板间的距离成反比
C．跟正对面积成反比，跟两板间的距离成正比
D．跟正对面积成反比，跟两板间的距离成反比
答案：B
2．以下说法正确的是
(　　)
A．由E＝可知电场中某点的电场强度E与F成正比
B．由公式φ＝可知电场中某点的电势φ与q成反比
C．由Uab＝Ed可知，匀强电场中的任意两点a、b间的距离越大，则两点间的电势差也越大
D．公式C＝Q/U，电容器的电容大小C与电容器两极板间电势差U无关
答案：D
3．如图所示，当被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动．如果测出了电容的变化，就能知道物体位移的变化．若电容器的电容变大，则物体的位移可能的变化是
(　　)
A．加速向右移动　　　　
　B．加速向左移动
C．减速向右移动
D．减速向左移动
答案：BD
解析：本题由于相对介电常数ε发生变化而引起电容器的电容C的变化，根据C＝可知：当电容C变大时，ε应该增大，电介质板应向左移动，所以答案B与D正确．
点评：本题考查相对介电常数ε对平行板电容器电容的影响．电介质板插入电容器板间的部分越多，相对介电常数ε越大，电容C越大，故只有电介质板移动的方向会影响ε的大小，而与加速、减速无关．
【反思】
收获
疑问