资源简介

电容器的电容
预习案
预习目标
1.知道电容的定义。
2.知道电容的计算公式。
3.知道影响平行板电容器电容大小的因素。
预习内容
预习教材40~42页，思考下列问题：
1.什么是电容器的电容？
2.影响平行板电容器电容大小的因素有哪些？
预习检测
1.（多选）某一电容器标注的是：“300V,5μF”，则下述说法正确的是（ ）
A.该电容器可在300V以下电压正常工作
B.该电容器只能在300V电压时正常工作
C.电压是200V时，电容仍是5μF
D.电压超过300V，该电容器可能会被击穿
2.平行板电容器充电后与电源断开, 电容器所带电荷量为Q=4×10-8 C,两板电压为U=2V.
1.该电容器电容为多少？
2.因放电,两板电压变为U'=1V,该电容为多少
3.若再将两板距离变为原来的2倍,其电压为多少？
3.如图所示，平行板电容器A、B间有一带电油滴P正好静止在极板正中间，现将两极板间稍错开一些，其它条件不变。则（ ）
A．油滴将向上加速，电流计中电流由b流向a
B．油滴将向下加速，电流计中电流由a流向b
C．油滴将静止不动，电流计中电流由b流向a
D．极板带电量减少，两板间电势差和场强不变
4.（多选）平行板电容器充电平衡后仍与电源相连，两极板间的电压是U，充电荷量为Q，两极板间场强为E，电容为C，现将两极板间距离减小，则（ ）
A.Q变大 B.C变大
C.E不变 D.U变小
探究案
学习目标
1.理解电容的定义。
2.掌握电容的计算公式，并能用来进行有关的计算。
3.了解影响平行板电容器电容大小的因素。
4.了解平行板电容器电容公式，知道改变平行板电容器电容大小的方法。
课堂探究
考点一：电容
电容器用来储存电荷的，怎样描述其储存电荷的本领呢？
水位每升高 h，比较 A、B、C 的储水量, 哪个储水本领大
如何反映其储水本领？
1.定义：电容器所带电量 Q 与电容器两极板间电势差U 的比值，叫电容器的电容。（符号：C）
定义式：
2.在数值上等于使电容器两极板间的电势差增加1V所需要增加的电荷量。
3.电容器的电容由本身结构决定，与Q、U 无关.
4.单位：法拉（F ） 1F=1C/ V 1F=106μF=1012pF
5.物理意义：描述电容器容纳电荷的本领。电容越大，表明在相同电势差情况下，电容器所带的电荷越多.
击穿电压和额定电压
加在电容器两极板上的电压不能超过某一个限度，超过这个限度，电介质将被击穿，这个电压称为击穿电压。
电容器正常工作时两极板上的最大电压，称为额定电压。
额定电压比击穿电压低
外壳上标的电压是额定电压
典例精析
某电容器上标有“20μF 100V”，则（　　）
A．该电容器加上50V电压时，其电容为10μF
B．该电容器加的电压不能低于100V
C．该电容器的最大电容为20μF，当其带电荷量较少时，电容小于20μF
D．该电容器的电容总等于20μF
变式训练
心室纤颤是一种可能危及生命的疾病。有一种叫作心脏除颤器的医疗设备，其工作原理是通过一个充电的电容器对心室纤颤患者皮肤上安装的两个电极板放电，让一定量的电荷通过心脏，使其心脏短暂停止跳动，再刺激心室除颤患者的心脏恢复正常跳动。若心脏除颤器的电容器电容为15μF，充电至9.0kV电压，则此次放电前该电容器存储的电荷量为（　　）
A．0.135C B．135C C．6×108C D．1.7×10-9C
考点二：平行板电容器的电容
电容器的电容与是否带电或与带电量的多少无关
电容器的电容取决于什么因素？
平行板电容器组成结构
实验原理：
实验设计及过程：
静电计在实验中的作用：反映两极板之间的电压，电压越大，静电计的指针偏转的角度就越大。
Q、S保持不变时，d越大，C越小
Q、 d 保持不变时， S越大，C越大
Q、d、S保持不变时， 插入介质，C越大
实验公式
决定电容大小的因素：
电容器的电容是电容器本身的结构决定，与是否带电或与带电量的多少无关
简单电容器
典例精析
“探究影响平行板电容器电容大小因素”的实验装置如图所示，忽略漏电产生的影响，下列判断正确的是（　　）
A．静电计指针偏转角度的大小显示了平行板电容器所带电量的多少
B．若用一个电压表替代静电计，实验效果相同
C．若在平行板间插入介电常数更大的电介质，板间的电场强度会减小
D．若平板正对面积减小时，静电计指针偏角减小
变式训练
“探究影响平行板电容器电容大小因素”的实验装置如图所示，忽略漏电产生的影响，下列判断正确的是（　　）
A．平板正对面积减小时，静电计指针偏角减小
B．静电计可以用电压表替代
C．静电计所带电量与平行板电容器电量不相等
D．静电计测量的是平行板电容器所带电量
随堂检测
1.特斯拉线圈是一种制造人工闪电的装置，该装置的简化结构如图所示。金属顶端和大地构成一个特殊的电容器。顶端放电后，“电荷补充线圈”给顶端补充电荷，因而能持续地放电。设顶端与大地间电压为U，顶端带电量为Q，下列说法正确的是（　　）
A．放电过程中，该电容器的电容增大
B．充电过程中，该电容器的电容增大
C．若Q不变，顶端离地面越近U越小
D．若Q不变，顶端正对面积越大U越大
2. 富兰克林通过用莱顿瓶收集“天电”的实验，认识到“天电”与“地电”本质是相同的，消除了人们对雷电的恐惧。莱顿瓶相当于电容器，其结构如图，为了提升其储存电荷的本领，以下做法正确的是（　　）
A．升高连接莱顿瓶的电压
B．增加内外锡箔纸的高度
C．增加玻璃瓶壁厚度
D．把玻璃瓶换为金属瓶
3.如图所示是一个超级电容器（2.7V，3000F），下列关于该电容器的说法中正确的是（　　）
A．电容器可以储存电荷，能储存的电荷越多电容越大
B．电容器两端的电压低于2.7V时就不能正常工作
C．电容器两端的电压为1.35V时，它的电容是1500F
D．电容器两端电压每增加1V，它的带电量将增加3000C
4.给带一定电荷量的电容器进行充电，所带电荷量增加。下列说法正确的是（　　）
A．电容变小
B．电容不变
C．电容变大
D．电荷量与两极板间电压比变大
5.在探究“影响平行板电容器电容大小因素”的实验中，一个已充电的平行板电容器与静电计连接如图所示。现保持B板不动，适当向上移动A板，则静电计的指针张角（　　）
A．增大 B．不变 C．减少 D．无法判断
本课小结
一、电容
电容器所带电量 Q 与电容器两极板间电势差U 的比值，叫电容器的电容。（符号：C）
二、平行板电容器的电容
电容器的电容是电容器本身的结构决定，与是否带电或与带电量的多少无关
参考答案
预习检测
ACD
2×10-8 F 2×10-8 F 2 V
D
AB
课堂探究
考点一
典例精析
【答案】D
【解析】ACD：电容器的电容与电容器板间电压无关，加电压或不加电压、电荷量多或少时，电容总等于20 F．故AC错误，D正确；
B、100V是电容器的额定电压值，电容器所加电压可以低于100V，故B错误。
变式训练
【答案】A
【解析】根据电容的定义式C＝Q/U ，得放电前电容器储存的电量Q=CU=15×10-6×9.0×103C=0.135C，故A正确，BCD错误。
考点二
典例精析
【答案】C
【解析】解析：A、将左板竖直向左平移，板间距离增大，由C= S/4πkd可知电容减小，而电容器的电量不变；则由C=Q/U可知，电压U增大，故静电计指针偏角增大，故A错误；
B、左板向上平移时，两板正对面积减小，由C= S/4πkd可知电容减小，而电容器的电量不变，由C=Q/U分析可知，板间电压增大，则静电计指针张角增大，故B错误；
C、保持两板不动，在两板之间插入一块绝缘介质板，由C= S/4πkd可知，电容C增大，而电量Q不变，则由电容的定义式C=Q/U得知，板间电压U减小，静电计指针偏角变小，故C正确；
D、保持两板不动，在两板间插入一块金属板，相当于减小两板间的距离，则由C= S/4πkd可知，电容C增大，再由电容的定义式C=Q/U得知，板间电压U减小，静电计指针偏角变小，故D错误。
变式训练
【答案】C
【解析】A、平板正对面积减小时，电容C减小，而电容器的电荷量不变，根据C=Q/U
知极板间电势差增大，所以静电计指针偏角增大，故A错误。
B、静电计与电压表的原理不同，电压表的线圈中必须有电流通过时，指针才偏转，所以不能用电压表代替静电计，故B错误。
C、静电计与电容器并联，电压相等，但所带电量不等，故C正确。
D、静电计测量的是平行板电容器极板间的电势差，不是电量，故D错误。
随堂检测
1．C
【解析】AB、电容器的电容由电容器本身的特性决定，与电容器的电压和带电量无关，可知，不论电量Q多还少，其与大地构成的电容器的电容C不变，因此电容器的充放电对电容大小无影响，故AB错误。
C、顶端离地越低，电容越大，带电量Q一定时，由C=Q/U分析知其与大地间的电势差越小，故C正确。
D、顶端面积越大，电容越大，带电量Q一定时，由C=Q/U分析知其与大地间的电势差越小，故D错误。
2．B
【解析】A、内外锡箔纸形成一个电容器，玻璃瓶壁为电容器的介质。要提升其储存电荷的本领，即要增大电容的容量C，根据电容的决定式C= rS/4πkd，电容和电压无关，故A错误；
B、增加内外锡箔纸的高度，S变大，C变大，故B正确；
C、增加玻璃瓶壁厚度，d增大，C变小，故C错误；
D、把玻璃瓶换为金属瓶，介质导电，不能够形成电容器，故D错误。
3． D
【解析】A、由比值定义法定义电容C＝Q/U，可知电容C反映的是电容器储存电荷的本领，与电荷量Q，电压U无关，电容大小不会随电量的增多而变大，故A错误；
B、电压2.7V指的是额定电压（正常工作时允许的最大电压），实际工作的电压可以低于2.7V，故B错误；
C、电容C反映的是电容器储存电荷的本领，与电荷量Q，电压U无关，实物图可读出电容器的电容C=3000F，则电容器两端的电压变为1.35V时，它的电容还是3000F，故C错误；
D、由定义式可得C＝Q/U＝△Q/△U＝3000F，表示电容器两极板间的电压每改变1V，电荷量改变3000C，故D正确。
4．B
【解析】C=Q/U
是电容器定义式，电容器决定式：C= S/4πkd，由决定式知电容与电容器的带电量和所加电压无关，故B正确，ACD错误。
5．A
【解析】将A板竖直向上平移，两极板正对面积减小，根据电容的决定式C= S/4πkd 得知，电容C减小，而电容器的电量Q不变，由电容的定义式C=Q/U 分析得到，板间电势差U增大，则静电计指针张角增大，故A正确，BCD错误；

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