高中物理第2章电势能与电势差第4节电容器电容课堂互动教案鲁科版选修.pdf

版权所有，侵权必究！1页 第 4 节 电容器 电容 课堂互动 三点剖析 一、电容器电容的决定因素（1）电容器电容的定义式为C=UQ，但电容与定义它的物理量Q、U无关，电容C由电容器本身的构造因素决定.（2）平行板电容器的电容C：与平行板的正对面积S、电介质的相对介电常数r成正比，与极板间的距离d成反比，平行板电容器电容的决定式为：C=rS 4kd，式中k为静电力常量.不难看出，电容器的电容大小是由本身的特性决定的.电容是描述电容器的特性的物理量，与电容器带电荷量的多少、带不带电无关.【例 1】有一充电的平行板电容器，两板间电压为 3 V，现使它的电荷量减少 310-4 C，于是电容器两板间电压降为原来的31，此电容器的电容是多大，电容器原来的带电荷量是多少库仑？若电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容是多大？解析：（1）电容器两极间电势差的变化量为 U=（1-31）U=323 V=2 V 由C=UQ，有C=21034=1.510-4 F=150 F（2）电容器原来的电荷量为Q，则QCU1.510-43 C=4.510-4 C.（3）电容器的电容是由本身决定，与是否带电无关，所以电容器放掉全部电荷后，电容仍然是 150F.答案：150 F 4.510-4 C 150 F 温馨提示 电容的定义式C=UQ中的Q是电容器的带电荷量，是其中一个极板上带电荷量的绝对值，不是两个极板上的电荷量的绝对值之和.另外电容的计算还可以用其定义式的推广式C=UQ来计算，其中 Q表示带电荷量的变化，U表示电压的变化.二、平行板电容器的两类典型问题 1.平行板电容器充电后，继续保持电容器两极板与电池两极相连接，电容器的d、S、r变化，将引起电容器的C、Q、U、E怎样变化?由于电容器始终连接在电源上，因此两板间的电压 U 保持不变，可根据下列几式讨论C、Q、E的变化情况：C=dkdSr14，2.平行板电容器充电后，切断与电源的连接，电容器的d、S、r变化，将引起电容器的C、Q、U、E怎样变化?这类问题由于电容器充电后切断与电源的连接，使电容器的带电荷量Q保持不变，可根据下列几式讨论C、U、E的变化情况：版权所有，侵权必究！2页 C=.144,44,4SSkQkdSdQCdQdUESdSkdkdSQCQUdSkdSrrrrrrrr【例2】如图2-4-1 所示，先接通S使电容器充电，然后断开S，当增大两极板间距离时，电容器所带电荷量 Q、电容C、两板间电势差U、电容器两极板间场强的变化情况是（）图 2-4-1 A.Q变小，C不变，U不变，E变小 B.Q变小，C变小，U不变，E不变 C.Q不变，C变小，U变大，E不变 D.Q不变，C变小，U变小，E变小 解析：电容器充电后再断开S，其所带电荷量Q不变，由CdSr可知，d 增大时，C变小.又因U=CQ，所以U变大.对于场强E，由于E=.144SSkQkdSdQCdQdUrrr 所以E与间距d无关，即间距d增大，E不变化.答案：C 温馨提示 求解此类问题时一定要经过认真的计算，不能盲目下结论.在分析场强E时，从E=dU来看，d增加，U也增大，不能直接分析出E的变化情况，因此，还要将U进行再分析.一般的分析步骤是先用平行板电容器电容的决定式判断出电容的变化，再应用定义式判断电压或电荷量的变化.各个击破 类题演练 1 根据电容器的定义式C=QU可知（）A.电容器电容越大，电容器所带电荷量就越多 B.电容器的两极板间电势差越大，电容越大 C.电容器的电容与其带电荷量成正比，与两极板间的电势差成反比 D.电容器的电容不随带电荷量及两极板间的电势差的变化而变化 解析：电容器的电容仅由电容器本身决定，与是否带电及带电多少没有关系，与两板间的电势差也没关系.我们只能通过题给公式计算电容和判断带电多少与两板间电势差的关系.答案：D 变式提升 1 如图 2-4-2 是描述对给定的电容器充电时电荷量 Q、电压 U、电容C之间相互关系的图象，其中正确的是（）图 2-4-2 解析：无论电容器的带电荷量和两板间的电势差怎么改变，电容器的电容都不会改变.答案：BCD 类题演练 2（经典回放）对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是（）版权所有，侵权必究！3页 A.将两极板的间距加大，电容将增大 B.将两极板平行错开，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：由C=kdSr4可知各因素对平行板电容器电容大小的影响是：电容随正对面积的增大而增大；电容随两极间距离的增大而减小；在两极板间放入相对介电常数大于 1 的电介质，电容增大.据上面叙述可直接看出B、C 选项正确.对 D 选项，实际上是将铝板和下极板作为一个整体的金属极板，减小了平行板的间距，导致电容增大.所以本题正确选项应为 BCD.答案：BCD 变式提升 2 如图 2-4-3 所示，电路中，A、B为两块竖直放置的金属板，G是一只静电计，开关S合上后，静电计指针张开一个角度.下述哪些做法可使指针张角增大（）图 2-4-3 A.使A、B两板靠近一些 B.使A、B两板正对面积错开一些 C.断开S后，使B板向右平移拉开一些 D.断开S后，使A、B正对面积错开一些 解析：图中静电计的金属杆接A极，外壳和 B 板均接地.静电计显示的A、B两极板间的电压，指针张角越大，表示两板间的电压越高.当S合上后，A、B两板与电源两极相连，板间电压等于电源电压不变，静电计指针张角不变.当S断开后，板间距离增大，正对面积减少，都将使A、B两板间的电容变小，而电容器电荷量不变.由CQ/U可知，板间电压U增大，从而静电计指针张角增大.答案：CD