高中物理第5节 科学探究:电容器优质导学案

2.5科学探究：电容器（预习案）

  【学习目标】

  1.知道什么是电容器及常见的电容器；

  2.理解电容器电容的概念及定义式，并会应用定义式进行简单的计算．

  3.结合匀强电场有关知识，研究平行板电容器极板间电场及电场源关系．

【知识梳理】

（一）电容器

1．广义上的电容器：任何两个彼此　　　　　　又　　　　　　　都可以看作电容器。

2．平行板电容器的符号为　　　　；平行板电容器的构成：①　　　　　　　　　　　，②　　　　　　　　，每个极板带电量的绝对值叫电容器的带电量Q。

3．电容器的充、放电

（1）电容器充电后：①两极板带上　　　　　　　　②两极板间产生　　　　　　③板间形成　　　　　　　④电场中储存了　　　　　　　

（2）电容器的带电量指　　　　　　　　　　　　　　　

（3）充、放电过程中能量的转化：　　　　过程电容器把电能储存起来；　　　　过程中电场能转化为其它形式的能。　

（二）电容

1.电容是表示电容器　　　　　　　　　　　　　的物理量。

2.定义式　　　　　　　　　　补充：　　　　　　

3.电容C在数值上等于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

4.电容C单位　　　　　，简称　　　，符号　　　。由电容定义式，1F＝　　　　　。

法拉是很大的单位，常用的电容单位还有　　　，符号　　　和　　　，符号　　　。

换算关系　　1F＝　　　μF＝　　　pF

5.电容C是用　法定义的物理量，它与用来定义它的电势差U、电容器带电量Q均　关，只是等于两者的比值，它由　决定。高中阶段用类似方法定义的物理量还有　　　      等

（三）平行板电容器电容公式（影响电容的因素）

真空中C＝　　　　　介质中C＝　　　　　　式中S为　　　　，d为　　　　，k为　　　　

1．εr是　　　　　　　　　　，是有关　　　　　　　性质的一种物理量。

①真空中εr＝1②所有电介质的相对介电常数均　　　1③空气的相对介电常数稍大于1，但与1十分接近，在一般研究中，空气对电容的影响可忽略。

2．两种常见情景：（1）若电容器两极板与电源相连，则　　　　　　　不变；

（2）若电容器极板与电源断开，则　　　　　　　　不变。

（四）常见电容器及其构造、电容器的应用与击穿电压

额定电压：　　　　　　　　　　　　　；工作电压应　　　　　额定电压

击穿电压：电容器　　　　　　　　　　　　的电压，若工作电压高于击穿电压，则电容器　　　　　　。

【预习检测】

1．对于给定的电容器，描述其电容C、电量Q、电压U之间相应关系的图象应是图中的（   ）

2．在一台收音机的电路板上有一个正在充电的电容器，若使它的带电量减少了3×10-6C，则其电压降为原来的1/3，则该电容器（     ）

A.原来带电量是9×10-6C        B. 原来带电量是4.5×10-6C

C.电容为9×10-6F              D. 原来电压不能确定

3．一电容为C，板间距为d的平行板电容器水平放置，一质量为m，电量为－q的小球射入其中后恰能沿中线水平向右做匀速直线运动。则上极板带正电还是负电？电容器的带电量Q是多少？

4．平行板电容器的电容为C，带电量为Q，板距为d，上极板带正电。现将一个试探电荷q由两板板间的A点移动到B点，A、B两点间距为s，边线AB与板的夹角为300，则电场力对电荷q做的功是（  ）

  A.        B.        C.       D.

5.把一个平行板电容器接在直流恒压电源上。板间静止悬浮一带电油滴。

（1）保持与电池的连接，两极板间的距离减小，极板间电压　　　　　，场强　　　　，带电油滴将　　　　　　　　　，电容　　　　　，带电量　　　　　　

（2）移去电池后两极板的距离减小，电容　　　　　，电容器的带电量　　　　　，电势差　　　　　，场强　　　　　　，带电油滴将　　　　　　　　

6．一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地。两板间有一个正电荷固定在P点，如图所示，以E表示两板间的场强，U表示电容器两板间的电压，W表示正电荷在P点的电势能，若保持负极板不动，将正极板向下移到图示的虚线位置则（    ）

  A.U变小，E不变         B.E变小，W不变

  C.U变小，W不变         D.U不变，W不变

2.5科学探究： 电容器 （课堂案）

【经典例题】

类型一：电容概念的理解

例题1．下列说法正确的是   (     )

A．优质的铜材料可以用作电容器中的电介质

B．由知，电容器带电量越大，电容越大，两者成正比；电压越低，电容越大，两者成反比

C．若把电容器极板上的电荷量全部放掉，电容则变为0

D．对给定的一电容器，在额定电压范围内，其带电量与电压成正比

类型二：电容概念的计算

例题2．水平放置的平行板电容器，两极板相距5mm，电容为2μF，当将其充电到两板电势差为100V时，一个质量为1.0×10-11g的带负电尘埃正好在板间静止，这时电容器的带电量为多少库仑？电容器上极板带何种电荷？该尘埃带电量为多少？

类型三：平行板电容器的动态分析

例题3．平行板电容器的两种典型情况的讨论：

  （1）若两板始终跟电源连接——U保持不变

a.  d增大， C将     ； Q将     ，是电容器   电过程；E 将     （填增大、减小或不变）。

b、将两平行板错开一些，S    ，C      ，U      ，Q       ，E将       （填增大、减小或不变）。

  （2） 若充电后与电源断开——Q保持不变

a.  d增大，  C将     ；  Q将     ，U      ；   E将        （填增大、减小或不变）。

b、将两平行板错开一些，S    ，C      ，U      ，Q       ，E将       （填增大、减小或不变）

【巩固训练】

1.对电容器C=，以下说法正确的是（     ）

　A．电容器充电量越大，电容增加越大  

 B．电容器的电容跟它两极所加电压成反比

　C．电容器的电容越大，所带电量就越多

D．对于确定的电容器，它所充的电量跟它两极板间电压的比值保持不变

2．关于电容器和电容的概念下列说法正确的是（    ）

　A．任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体都可以看成是一个电容器

　B．用电源对平板电容器充电后，两极板一定带有等量异种电荷

　C．某一电容器带电量越多，它的电容量就越大

　D．某一电容器两板间的电压越高，它的电容就越大

3．如图所示，平行板电容器的电容为C，电荷量为Q，板间距离为d，今在两极板的中间放入一电荷q，则它所受电场力的大小为(    )

A　　　　　B　　　　　C　　　　　D　

4．如图所示，将平板电容器与电池组相连，两板间的带电尘埃恰好处于静止状态若将两板慢慢的错开一些，其它条件不变，则 （     ）

  A.电容器带电量不变

  B.尘埃仍静止

  C.电流计中有a →b的电流

  D.电流计中有b→a的电流

5．在探究平行板电容器的电容与哪些因素有关的实验中，一已充电的平行板电容器与静电计连接如图所示。已知静电计指针张角随着电容器两极间的电势差的增大而增大。现保持电容器的电量不变，且电容器B板位置不动。下列说法中正确的是（    ）

  A．将A板向左平移，则静电计指针张角增大

  B．将A板向左平移，则静电计指针张角增小

  C．将A板竖直向上平移，则静电计指针张角减小

  D．将A板竖直向上平移，则静电计指针张角增大

参考答案：预习案：1.BC   2.B   3.正电荷   mgdc/q    4.C

5(1)不变  变大   向上运动   变大   变大

（2）变大   不变  变小   不变   静止不动

6.AC

课堂案

例1 D  例2   2X10-4C  正电  5X10-18C

例3（1）a、减小  减小  放  减小  b、减小 减小 不变  减小 不变

（2）a、减小   不变 增大  不变   b、减小 减小 变大  不变  变大

巩固训练：1.D  2.AB  3.C  4.BC  5.AD