物理必修 第三册第二章 静电场的应用第一节 电容器与电容授课ppt课件

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知识点一　识别电容器　电容器的充放电1.电容器：由两个相互靠近又彼此绝缘的导体组成.2.电容器的充电和放电.（1）充电：使电容器的两极板上带等量异种电荷的过程.（2）放电：使电容器两极板上的电荷中和的过程.
知识点三　决定电容的因素1.实验探究.由于平行板电容器的电容与多种因素有关，故可以采用控制变量法探究.2.平行板电容器的电容.
2.在如图所示实验中，关于平行板电容器的充、放电，下列说法正确的是（　　）A.开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带正电B.开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带负电C.开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带正电D.开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带负电
解析：A、B项开关接1时，电源给平行板电容器充电，形成充电电流，方向从电源正极流出，电容器上极板与电源正极相连，带正电，下极板带负电，故A正确，B错误；C、D项开关接2时，平行板电容器通过导线放电，故C、D错误.
探究一　电容器的充电和放电1.电容器的充电.（1）电容器充电过程.如图甲所示，将开关与电源接通，电容器的两极板带上等量的异号电荷，这一过程叫作充电.充电过程是将电能储存在电容器中的过程.
（2）充电过程特点（如图乙）.①充电电流方向为从电源的正极流出的电流的方向.②电容器所带电荷量增加.③电容器两极板间电压升高.④电容器中电场强度增大.⑤充电过程中电容器从电源获取的能量为电能.2.电容器的放电.（1）电容器放电过程.如图甲所示，将开关与电源断开，打到另一端，使充电后的电容器失去电荷的过程叫作放电.放电过程是将储存的电场能转化为其他形式能量的过程.
（2）放电过程特点（如图乙）.①放电电流方向是从正极板流出的电流的方向.②电容器两极板上电荷量减少.③电容器两极板间电压降低.④电容器中电场强度减小.⑤电容器的电场能转化成其他形式的能量.
【典例1】　（多选）电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力.感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大，压电薄膜与电容器C和电阻R组成图甲所示回路，红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两脉冲电流，如图乙所示，即视为“闯红灯”，电子眼拍照.则红灯亮时（　　）
A.车轮停在感应线上时，电阻R上有恒定电流B.车轮经过感应线的过程中，电容器先充电后放电C.车轮经过感应线的过程中，电阻R上的电流先增大后减小D.汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，仍会被电子眼拍照
解析：车轮停在感应线上时，压力不变，则电压不变，电容器不充电，也不放电，电阻R上没有电流，故A错误；由题图乙可知，当车轮经过感应线时，电流先增大后减小，然后再反向增大后减小，因电压是在受压时产生的，故说明电容器先充电后放电，故B正确、C错误；若汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，则前轮两次压线，仍形成两个脉冲电流，符合拍照条件，电子眼仍会拍照，故D正确.
充电电流与放电电流（1）电容器两极板间的电介质是绝缘物质，所以充电结束后的电容器相当于断路.（2）充电过程中电荷由电源定向移动，在两极板上聚集，形成充电电流，且流向正极板.（3）放电过程中，电荷由极板流向用电器，电源形成放电电流，且电流由正极板流向用电器.
1.图甲所示是观察电容器的充、放电现象的实验装置. S是单刀双掷开关，G为灵敏电流计，C为平行板电容器.（1）当开关S接　　　　　时（选填“1”或“2”），平行板电容器充电，在充电开始时电路中的电流比较　　　　　（选填“大” 或“小”）.电容器放电时，流经G表的电流方向与充电时　　　　　（选填“相同”或“相反”）.
（2）在电容器放电实验中，接不同的电阻放电，图乙中放电电流的I-t图线的a、b、c三条曲线中对应电阻最大的一条是　　　　（选填“a”“b” 或“c”）.
探究二　对电容器电容的理解
【典例2】　如图为电容式话筒的原理图，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为电容器两金属极板.人对着P说话，P振动而Q不动.在P、Q间距离减小的过程中（　　）A.电容器的电容不变B.通过R的电流为零C.Q极板的带电量变大D.R中有从M流向N的电流
解析：在P、Q间距离减小过程中，电容发生变化，而电容器直接与电源相连，电容器两端间的电压不变，从而可判断出电量的变化及电流的流向.在P、Q间距减小的过程中，根据电容决定式得电容增大，故A错误；因电容器直接与电源相连，电容器两端间的电压不变，根据电容定义式得电容器所带电量增大，电容器充电，电容器的充电电流通过R的方向由N到M，故B、D错误，C正确.
2.电容器是一种重要的电学元件，它能储存电荷，电容器储存电荷Q的特性用电容C来表征.可用如图所示的电路对电容器进行充电.某电容器在充电过程中，其电压U与所带电荷量Q之间的关系是（　　）
3.目前许多国产手机都有指纹解锁功能，用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示.指纹的凸起部分叫作“嵴”，凹下部分叫作“峪”，传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和与之正对的皮肤表面就形成了大量的小电容器，由于距离不同，所以这些小电容器的电容不同.此时传感器给所有的小电容器充电达到某一电压值，然后开始放电，其中电容值较小的小电容器放电较快，于是根据放电快慢的不同，就可以探测到“嵴”和“峪”的位置，从而形成指纹的图像数据.根据以上信息，下列说法中正确的是（　　）A.在“峪”处形成的小电容器电容较小B.在“峪”处形成的小电容器放电较慢C.在“嵴”处形成的小电容器充电后带电量较小D.潮湿的手指对指纹识别没有任何影响
解析：在“峪”处形成的小电容器，极板与指纹间距离d较大，根据电容的决定式可知，电容较小，A正确；在“峪”处形成的小电容器，由于电容较小，所带电荷量较小，则放电较快，B错误；在“嵴”处形成的小电容器，极板与指纹间距离d较小，根据电容的决定式可知，电容较大，充电后带电量较大，C错误；潮湿的手指与传感器之间有水填充，改变了原来匹配成平行板电容器的电容，所以对指纹识别会产生影响，D错误；故选A.
探究三　平行板电容器的动态分析问题
2.平行板电容器的两类典型问题.
【典例3】　（多选）如图为某一机器人上的电容式位移传感器工作时的简化模型图.当被测物体在左右方向移动时，电介质板随之在电容器两极板之间移动，连接电容器的静电计会显示电容器电压的变化，进而能测出电容的变化，最后就能探测到物体位移的变化，若静电计上的指针偏角为θ，则被测物体（　　）A.向左移动时，θ增大　　B.向右移动时，θ增大C.向左移动时，θ减小 D.向右移动时，θ减小
4.（多选）两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，接通开关S，电源即给电容器充电（　　）A.保持S接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小B.保持S接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电荷量增大C.断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小D.断开S，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大
5.随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分.电子秤的种类有很多，如图所示是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图.称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移.则（　　）A.电容器储存的电能减少B.电容器的电容减小，带电荷量减小C.膜片下移过程中，电流表有a到b的电流D.电子秤是一个压力传感器，稳定后电容器两板间电压等于电源电动势