物理必修 第三册4 电容器的电容第二课时学案

这是一份物理必修 第三册4 电容器的电容第二课时学案，共4页。

一、平行板电容器的电容
1．在探究影响平行板电容器电容大小的因素的实验中静电计在实验中的作用是什么？
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2．如图，实验中待测电容器所带的电荷量是否变化？实验中怎样知道电容器电容变大还是变小？
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3．利用平行板电容器进行实验
(1)如图所示，保持Q和d不变，减小两极板的正对面积S，观察到静电计指针偏角增大，请依据C＝eq \f(Q,U)分析电容C的变化。
(2)如图所示，保持Q和S不变，增大两极板间的距离d，观察到静电计指针偏角增大，分析电容C的变化。
(3)如图所示，保持Q、S、d不变，插入电介质，观察到静电计指针偏角减小，分析电容C的变化。
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1．平行板电容器电容的决定因素：电容C与两极板间电介质的相对介电常数εr成________，跟极板的正对面积S成________，跟两极板间的距离d成________。
2．平行板电容器电容的决定式：C＝________，εr为电介质的相对介电常数，k为静电力常量。当两极板间是真空时，εr＝________。
例1 (2022·天津市汇文中学高二阶段练习)关于平行板电容器的电容，下列说法正确的是( )
A．跟两极板的正对面积S有关，S越大，C越小
B．跟两极板的间距d有关，d越大，C越小
C．跟两极板上所加电压U有关，U越大，C越大
D．跟两极板上所带电荷量Q有关，Q越大，C越大
例2 (2022·天津市第二南开中学高二阶段练习)板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间电势差为U1，板间电场强度为E1。现将电容器所带电荷量变为2Q，板间距变为eq \f(1,2)d，其他条件不变，这时两极板间电势差为U2，板间电场强度为E2，下列说法正确的是( )
A．U2＝U1，E2＝2E1
B．U2＝2U1，E2＝4E1
C．U2＝U1，E2＝E1
D．U2＝2U1，E2＝2E1
1．公式C＝eq \f(Q,U)和C＝eq \f(εrS,4πkd)的比较
2.电容器容纳电荷的本领由eq \f(Q,U)来量度，由本身的结构(如平行板电容器的εr、S、d等因素)来决定。
二、平行板电容器的两类动态问题
1．两类基本问题
(1)电容器始终与电池两极相连，让电容器的某一物理量发生变化，求其他物理量的变化。处理原则：电容器上的电压不变。
(2)电容器和电源连接后再断开，电容器不充、放电而让某一物理量发生变化，求其他物理量的变化。处理原则：电容器上的电荷量不变。
2．平行板电容器动态问题的分析方法
抓住不变量，分析变化量，紧抓三个公式：
C＝eq \f(Q,U)、E＝eq \f(U,d)和C＝eq \f(εrS,4πkd)
3．平行板电容器的两类典型问题基本思路
(1)U不变的情形
由C＝eq \f(εrS,4πkd)→C∝eq \f(εrS,d)，可知C随d、S、εr的变化而变化
由Q＝UC＝Ueq \f(εrS,4πkd)→Q∝eq \f(εrS,d)，可知Q随d、S、εr的变化而变化
由E＝eq \f(U,d)→E∝eq \f(1,d)，可知E随d的变化而变化
(2)Q不变的情形
由C＝eq \f(εrS,4πkd)→C∝eq \f(εrS,d)，可知C随d、S、εr的变化而变化
由U＝eq \f(Q,C)＝eq \f(4πkdQ,εrS)→U∝eq \f(d,εrS)，可知U随d、S、εr的变化而变化
由E＝eq \f(U,d)＝eq \f(Q,Cd)＝eq \f(4πkQ,εrS)→E∝eq \f(1,εrS)，可知E随S、εr的变化而变化，但与d无关，不随d的变化而变化
例3 (多选)(2023·北方民族大学附属中学高二阶段练习)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，电子秤的种类也有很多，如图所示是用平行板电容器制成的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。则放上物体( )
A．稳定后电容器的电容增大
B．稳定后极板间电场强度增大
C．膜片电极下移过程中G表中有从b流向a的电流
D．稳定后电容器的带电荷量变小
例4 (多选)(2023·永安市第九中学高二阶段练习)一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，电荷量足够小，固定在P点，如图所示。若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线位置，则( )
A．静电计指针偏角变小
B．两极板间的电场强度保持不变
C．P点的电势变大
D．在P点的正电荷电势能保持不变
针对训练 (2022·华中师范大学第一附属中学光谷分校高二阶段练习)如图所示，两块较大的金属板A、B平行放置并与一电源相连，其中A板接地(取大地电势φ＝0)。开关S闭合后，两板间有一质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态。以下说法正确的是( )
A．保持S闭合，若将A板向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G中有a→b的电流
B．保持S闭合，若将A板向左平移一小段位移(油滴仍处于两极板之间)，则油滴仍然静止，G中有b→a的电流
C．若将S断开，则油滴立即向下做匀加速直线运动
D．若将S断开，再将B板向下平移一小段位移，则油滴仍然保持静止，但油滴的电势能减小C＝eq \f(Q,U)
C＝eq \f(εrS,4πkd)
特点
定义式
决定式
意义
对某电容器Q∝U，但eq \f(Q,U)＝C不变，反映电容器容纳电荷的本领
反映了影响电容大小的因素
适用范围
任何电容器
平行板电容器