2013年高二物理同步复习课件:《静电场》8(人教版选修3-1).ppt
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1、8 电容器的电容1.1.知道电容器的概念,认识常见的电容器,了解电容器的充、知道电容器的概念,认识常见的电容器,了解电容器的充、放电现象。放电现象。2.2.理解电容的概念,掌握电容的定义式、单位,并能应用定义理解电容的概念,掌握电容的定义式、单位,并能应用定义 式进行简单的计算。式进行简单的计算。3.3.了解平行板电容器的电容公式,知道改变平行板电容器电容了解平行板电容器的电容公式,知道改变平行板电容器电容 大小的方法。大小的方法。重点:重点:1.1.电容器电容的概念、定义式。电容器电容的概念、定义式。2.2.平行板电容器的电容的决定因素。平行板电容器的电容的决定因素。难点:难点:1.1.理解
2、电容器电容的物理意义。理解电容器电容的物理意义。2.2.电容器定义式及平行板电容器电容公式的综合应用。电容器定义式及平行板电容器电容公式的综合应用。一、电容器一、电容器1.1.电容器电容器两个彼此两个彼此_又又_的导体,组成一个电容器。的导体,组成一个电容器。绝缘绝缘相距很近相距很近2.2.充、放电过程充、放电过程带电带电 电电荷荷电源的两极电源的两极 变大变大 变小变小 电场能电场能 电场能电场能【想一想想一想】照相机的闪光灯是通过电容器供电的,照相机的闪光灯是通过电容器供电的,拍照前先对电容器充电,拍照时电容拍照前先对电容器充电,拍照时电容器瞬间放电,闪光灯发出耀眼的白光。器瞬间放电,闪光
3、灯发出耀眼的白光。照相机每次闪光前后,能量发生怎样照相机每次闪光前后,能量发生怎样的变化?的变化?提示:提示:闪光前,电容器先充电,将其他形式的能闪光前,电容器先充电,将其他形式的能(如化学能如化学能)转转化为电场能储存起来;然后放电,将电场能转化为光能释放出化为电场能储存起来;然后放电,将电场能转化为光能释放出来。来。二、电容二、电容1.1.定义定义电容器所带的电荷量电容器所带的电荷量Q Q与电容器两极板间的电势差与电容器两极板间的电势差U U的的_,公,公式为式为 _。2.2.物理意义物理意义表示电容器表示电容器_的大小。的大小。3.3.单位单位在国际单位制中是法拉在国际单位制中是法拉(F
4、)(F),1 F=1 C/V1 F=1 C/V,1 F=_ F=_ pF1 F=_ F=_ pF。比值比值容纳电荷本领容纳电荷本领10106 610101212【想一想】能否根据电容公式【想一想】能否根据电容公式 得出得出“电容器的电容与它电容器的电容与它所带电荷量成正比,与极板间的电势差成反比的结论?所带电荷量成正比,与极板间的电势差成反比的结论?提示:不能。公式提示:不能。公式 是电容器电容的定义式或者说是计算是电容器电容的定义式或者说是计算式,不是电容器电容的决定式。电容器的电容是由电容器本身式,不是电容器电容的决定式。电容器的电容是由电容器本身决定的,不随电容器所带的电荷量决定的,不随
5、电容器所带的电荷量Q Q和极板间电压和极板间电压U U的变化而变的变化而变化。化。三、平行板电容器三、平行板电容器1.1.结构结构由两个由两个_且彼此绝缘的金属板构成。且彼此绝缘的金属板构成。2.2.电容的决定因素电容的决定因素电容电容C C与两极板间的相对介电常数与两极板间的相对介电常数 成成_,跟极板的正对面,跟极板的正对面积积S S成成_,跟极板间的距离,跟极板间的距离d d成成_。3.3.电容的决定式电容的决定式 为电介质的相对介电常数。为电介质的相对介电常数。当两极板间是真空时:当两极板间是真空时:式中式中k k为静电力常量。为静电力常量。相互平行相互平行正比正比正比正比反比反比【判
6、一判判一判】(1)(1)其他条件不变时,平行板电容器的电容随极板正对面积的增其他条件不变时,平行板电容器的电容随极板正对面积的增大而增大。大而增大。()()(2)(2)其他条件不变时,平行板电容器的电容随极板间距离的增大其他条件不变时,平行板电容器的电容随极板间距离的增大而增大。而增大。()()(3)(3)任何电介质的相对介电常数都大于任何电介质的相对介电常数都大于1 1。()()提示:提示:(1)(1)平行板电容器的电容跟极板的正对面积平行板电容器的电容跟极板的正对面积S S成正比,成正比,(1)(1)正确。正确。(2)(2)平行板电容器的电容跟极板间的距离平行板电容器的电容跟极板间的距离d
7、 d成反比成反比,(2),(2)错误。错误。(3)(3)真空的相对介电常数为真空的相对介电常数为1 1,任何电介质的相对介电常数都大,任何电介质的相对介电常数都大于于1 1,(3)(3)正确。正确。四、常用电容器四、常用电容器1.1.分类分类 按电介质分:空气电容器、按电介质分:空气电容器、_电容器、陶瓷电电容器、陶瓷电 容器、容器、_电容器等。电容器等。按电容是否可变分:按电容是否可变分:_电容器、电容器、_电容器。电容器。2.2.电容器的额定电压和击穿电压电容器的额定电压和击穿电压(1)(1)额定电压:电容器能够额定电压:电容器能够_时的电压。时的电压。(2)(2)击穿电压:电介质被击穿电
8、压:电介质被_时在电容器两极板上的极限电时在电容器两极板上的极限电压,假设电压超过这一限度,那么电容器就会损坏。压,假设电压超过这一限度,那么电容器就会损坏。聚苯乙烯聚苯乙烯电解电解可变可变固定固定长期正常工作长期正常工作击穿击穿【想一想想一想】电容器被击穿后还有没有容纳电荷的本领?电容器被击穿后还有没有容纳电荷的本领?提示:提示:电容器被击穿后,两极板间不再绝缘,成为一个导体,电容器被击穿后,两极板间不再绝缘,成为一个导体,便失去了容纳电荷的本领。便失去了容纳电荷的本领。电容器充、放电过程的特点电容器充、放电过程的特点【探究导引探究导引】如图为电容器放电时的电流图像,观察图如图为电容器放电时
9、的电流图像,观察图像,思考以下问题:像,思考以下问题:(1)(1)电容器的放电电流是恒定电流还是瞬电容器的放电电流是恒定电流还是瞬时电流?时电流?(2)(2)电容器充、放电时,伴随着哪些物理电容器充、放电时,伴随着哪些物理量的变化?量的变化?(3)(3)电容器充、放电时,能量转化情况如何?电容器充、放电时,能量转化情况如何?【要点整合要点整合】1.1.充电过程的特点充电过程的特点(1)(1)充电电流从电容器正极板流入,从电容器负极板流出。充电电流从电容器正极板流入,从电容器负极板流出。(2)(2)充电时电容器所带电荷量增加,极板间电压升高,极板间电充电时电容器所带电荷量增加,极板间电压升高,极
10、板间电场强度增强。场强度增强。(3)(3)电容器充电结束后,电容器所在电路中无电流,电容器两极电容器充电结束后,电容器所在电路中无电流,电容器两极板间电压与充电电压相等。板间电压与充电电压相等。(4)(4)充电过程中,其他能转化为电容器中的电场能。充电过程中,其他能转化为电容器中的电场能。2.2.放电过程的特点放电过程的特点(1)(1)放电电流从电容器正极板流出,从电容器负极板流入。放电电流从电容器正极板流出,从电容器负极板流入。(2)(2)放电时电容器所带电荷量减少,极板间电压降低,极板间电放电时电容器所带电荷量减少,极板间电压降低,极板间电场强度减弱。场强度减弱。(3)(3)电容器放电结束
11、后,电容器所在电路中无电流,电容器不再电容器放电结束后,电容器所在电路中无电流,电容器不再带有电荷,电容器两极板间电压为零。带有电荷,电容器两极板间电压为零。(4)(4)放电过程中,电场能转化为其他能。放电过程中,电场能转化为其他能。3.3.电容器在充、放电的过程中,电容器所带的电荷量发生变电容器在充、放电的过程中,电容器所带的电荷量发生变化,同时电容器两极板间的电压也相应变化,那么化,同时电容器两极板间的电压也相应变化,那么【特别提醒】【特别提醒】(1)(1)电容器的充电电流、放电电流都是瞬时电流,电容器的充电电流、放电电流都是瞬时电流,电流迅速变化并消失。电流迅速变化并消失。(2)(2)充
12、电结束后,电容器的两个极板带上等量异种电荷,电容器充电结束后,电容器的两个极板带上等量异种电荷,电容器的带电量是指电容器的一个极板所带电荷量的绝对值。的带电量是指电容器的一个极板所带电荷量的绝对值。【典例【典例1 1】关于电容器的充、放电,以下说法中正确的选项是】关于电容器的充、放电,以下说法中正确的选项是()A.A.充、放电过程中,外电路有瞬时电流充、放电过程中,外电路有瞬时电流B.B.充、放电过程中,外电路有恒定电流充、放电过程中,外电路有恒定电流C.C.充电过程中电源提供的电能全部转化为内能充电过程中电源提供的电能全部转化为内能D.D.放电过程中电容器中的电场能逐渐减少放电过程中电容器中
13、的电场能逐渐减少【思路点拨】解答此题时应把握以下两点:【思路点拨】解答此题时应把握以下两点:【标准解答】选【标准解答】选A A、D D。充电电流和放电电流都是瞬时电流,当。充电电流和放电电流都是瞬时电流,当电容器两端电压与电源电压相等或其电压为零时,电流消失,电容器两端电压与电源电压相等或其电压为零时,电流消失,选项选项A A正确、正确、B B错误;充电过程中电源提供的电能转化为电场能,错误;充电过程中电源提供的电能转化为电场能,选项选项C C错误。放电过程中电容器中的电场能转化为其他形式的能,错误。放电过程中电容器中的电场能转化为其他形式的能,选项选项D D正确。正确。两个公式的比照两个公式
14、的比照【探究导引】【探究导引】现在的计算机、现在的计算机、的触摸屏很多采用的的触摸屏很多采用的是电容式触摸屏是电容式触摸屏,思考以下问题:思考以下问题:(1)(1)电容式触摸屏是通过什么物理量的改电容式触摸屏是通过什么物理量的改变来改变电容的?变来改变电容的?(2)(2)平行板电容器的电容减小时,它所带平行板电容器的电容减小时,它所带电量也一定减小吗?电量也一定减小吗?【要点整合】【要点整合】电容器电容的定义式与决定式的比较电容器电容的定义式与决定式的比较【特别提醒】【特别提醒】(1)(1)电容器是一种元件,而电容那么是一个物理量,用来表示电容电容器是一种元件,而电容那么是一个物理量,用来表示
15、电容器的性质;器的性质;(2)(2)高中阶段对平行板电容器的决定式高中阶段对平行板电容器的决定式 只要求定性了只要求定性了解,不要求应用该式进行计算。解,不要求应用该式进行计算。【典例【典例2 2】(2021(2021天津高考天津高考)板间距为板间距为d d的平行板电容器所带电的平行板电容器所带电荷量为荷量为Q Q时,两极板间电势差为时,两极板间电势差为U1U1,板间场强为,板间场强为E1E1,现将电容器,现将电容器所带电荷量变为所带电荷量变为2Q2Q,板间距变为,板间距变为 d d,其他条件不变,这时两极,其他条件不变,这时两极板间电势差为板间电势差为U2U2,板间场强为,板间场强为E2E2
16、,以下说法正确的选项是,以下说法正确的选项是()()2=U12=U1,E2=E1 2=2U1E2=E1 2=2U1,E2=4E1E2=4E12=U12=U1,E2=2E1 2=2U1E2=2E1 2=2U1,E2=2E1E2=2E1【思路点拨】解答此题时可按以下思路分析:【思路点拨】解答此题时可按以下思路分析:【标准解答】选【标准解答】选C C。当平行板电容器的其他条件不变,板间距离。当平行板电容器的其他条件不变,板间距离变为变为 d d时,电容器的电容为时,电容器的电容为 又知电容器的带电又知电容器的带电量变为量变为2Q2Q,那么得知,那么得知 即即U2=U1U2=U1。根据匀强电场中电势。
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