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2019-2020学年高中物理第一章静电场 1.6 电容器和电容教案教科版选修3-1.doc

2019-2020学年高中物理第一章静电场 1.6 电容器和电容教案

教科版选修3-1

教学目标

1．知识目标

①知道什么是电容器以及常用的电容器。

②理解电容器的电容概念及其定义，并能用来进行有关的计算。

③知道公式及其含义，知道平行板电容器的电容与哪些因素有关。

④会对平行板电容器问题的动态分析。

2．能力目标

①知道利用比值法定义物理量。

②学会在实验中用控制变量法的实验方法，提高学生综合运用知识的能力。

3．情感目标

结合实际，激发学生学习物理的兴趣。

教学重点

电容的概念。

教学难点

电容的定义和引入。

对平行板电容器的动态分析。

教学方法

启发式、探究式、类比法。

教学用具

静电计、平行板电容器、多媒体、电源、导线、电键。

教学过程：

（一）复习前面相关知识

要点：场强、电势能、电势、电势差等。

（二）新课教学

展示各种电容器.并做解释:这是一种能容纳电荷的容器,今天我们来学习它——电容器以及描述它容纳电荷本领的物理量——电容

CBB60型金属化聚丙烯

薄膜电容器 CBB61型金属化聚丙烯薄膜电容器 CBB65型金属化聚丙烯薄膜电容器

1、电容器

（1）构造：任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体都可以看成一个电容器。

（2）电容器的充电、放电

操作：把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板上

就分别带上了等量的异种电荷。这个过程叫做充电。

现象：从灵敏电流计可以观察到短暂的充电电流。充电后,切断与电源的联系,两个极板

间有电场存在,充电过程中由电源获得的电能贮存在电场中,称为电场能.

操作:把充电后的电容器的两个极板接通,两极板上的电荷互相中和,电容器就不带电了,

这个过程叫放电.

现象:从灵敏电流计可以观察到短暂的放电电流.放电后,两极板间不存在电场,电场能

转化为其他形式的能量.

提问:电容器在充、放电的过程中的能量转化关系是什么?待学生讨论后总结如下:

小结：充电——带电量Q 增加,板间电压U 增加,板间场强E 增加, 电能转化为电场能

放电——带电量Q 减少,板间电压U 减少,板间场强E 减少,电场能转化为电能

2、电容

与水容器类比后得出。说明：对于给定电容器，相当于给定柱形水容器，

C （类比于横截面积）不变。这是量度式，不是关系式。在C 一定情况下，

Q=CU ，Q 正比于U 。

（1）定义：电容器所带的电量Q 与电容器两极板间的电势差U 的比值，叫做电容器的电

容。

（2）公式：U

Q C =

（3）单位：法拉（F ）还有微法（μF ）和皮法（pF ） 1F=10-6μF=10-12

pF （4）电容的物理意义:电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，是由电容器本身的性质（由

导体大小、形状、相对位置及电介质）决定的,与电容器是不是带电无关.

3、平行板电容器的电容

（1）[演示]感应起电机给静电计带电

说明:静电计是在验电器的基础上制成的,用来测量电势差.把它的金属球与一个导体相

连,把它的金属外壳与另一个导体相连,从指针的偏转角度可以量出两个导体之间的电势差

现象:可以看到:

①保持Q 和d 不变， S 越小,静电计的偏转角度越大, U 越大,电容C 越小；

②保持Q 和S 不变，d 越大，偏转角度越小，C 越小.

③保持Q 、d 、S 都不变,在两极板间插入电介质板,静电计的偏转角度并且减小,电势差U

越小电容C 增大.

（2）结论:平行板电容器的电容C 与介电常数ε成正比,跟正对面积S 成正比,跟极板间的

距离d 成反比.

平行板电容器的决定式：真空 kd S C π4=

介质 kd

S C r πε4= 课堂练习：

1．关于电容器的充放电，下列说法中正确的是

( )

A ．充放电过程中外电路有瞬间电流

B ．充放电过程中外电路有恒定电流

C ．充电过程中电源提供的电能全部转化为内能

D ．放电过程中电容器中的电场能逐渐减小

2．一平行板电容器始终与电池相连，现将一块均匀的电介质板插进电容器恰好充满两极板间的空间，与未插电介质时相比

( )．

A ．电容器所带的电荷量增大

B ．电容器的电容增大

C ．两极板间各处电场强度减小

D ．两极板间的电势差减小

3．下列关于电容器的说法中，正确的是

( )．

A ．电容越大的电容器，带电荷量也一定越多

B ．电容器不带电时，其电容为零

C ．由C ＝Q ／U 可知，C 不变时，只要Q 不断增加，则U 可无限制地增大

D ．电容器的电容跟它是否带电无关

1.AD

2.AB

3.D

4、常用电容器（结合课本介绍P30）

（三）小结：对本节内容要点进行概括（四）作业：课后1、2、3、4

知识讲解静电感应电容器

物理总复习：静电感应电容器编稿：xx 审稿：xx 【考纲要求】 1、知道静电感应现象； 2、知道什么是电容器以及常用的电容器； 3、理解电容器的概念及其定义，并能进行相关的计算； 4、知道平行板电容器与哪些因素有关及4S C kd επ=。【考点梳理】考点一、静电平衡 1、静电平衡状态（1）静电平衡状态的定义：处于静电场中的导体，当导体内部的自由电荷不再发生定向移动时，我们说导体达到了静电平衡状态。（2）静电平衡状态出现的原因是：导体在外电场的作用下，两端出现感应电荷，感应电荷产生的电场和外电场共同的作用效果，使得导体内部的自由电荷不再定向移动。（导体内部自由电荷杂乱无章的热运动仍然存在着） 2、静电平衡状态的特点要点诠释：（1）处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零。导体内部的场强E 是外电场E 0和感应电荷产生的场E /的叠加，即E 是E 0 和E '的矢量和。当导体处于静电平衡状态时，必定有感应电荷的场与外电场大小相等、方向相反，即：E 0 =－E '。（2）处于静电平衡状态的导体，其表面上任何一点的电场强度方向与导体表面垂直。如果导体表面的场强不与导体表面垂直，必定存在着一个切向分量，这个切向分量就会使得导体表面的自由电荷沿着表面切线方向运动，那么，导体所处的状态就不是平衡状态，与给定的平衡状态相矛盾，所以导体表面的场强方向一定与导体表面垂直。（3）达到静电平衡状态下的导体是一个等势体，导体表面是一个等势面。由上面的思考题知道，无论是在导体内部还是在导体的表面上或者是由导体的内部到表面上移动电荷，电场力都不做功，这就说明了导体上任何两处电势差为零，即整个导体处处等势。（4）静电平衡状态导体上的电荷分布特点： ①导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面 ②导体表面越尖锐的地方电荷密度越大，凹陷的地方几乎没有电荷。 3、静电屏蔽及其应用要点诠释：（1）静电屏蔽：将电学仪器用金属外壳或者金属网包围起来，以防止外电场对它的影响，金属网或者金属壳的这种作用就叫做静电屏蔽。（2）实验及解释：如图甲所示，使带电的导体接近验电器，静电感应使得验电器的金箔张开。若用一个金属网将验电器罩住，再使带电金属球靠近，验电器的金箔不会张开，如图乙所示，即使用导线把验电器和金属网连接，箔片也不张开。可见金属网可以把外电场遮住——由于静电感应使金属网内部场强为0，使内部不受外电场的影响。

(完整)高中物理电容器资料

考点24 电容器和电容量【考点知识方法解读】 1.两个彼此绝缘且又相互靠近的导体都可视为电容器。电容量是描述电容器容纳电荷本领的物理量。物理学中用电容器所带的电荷量Q 与电容器两极板之间的电势差U 的比值定义为该电容器的电容量，即C=Q/U 。电容量由电容器本身的几何尺寸和介质特性决定，与电容器是否带电、带电量多少、极板间电势差大小无关。 2.动态含电容器电路的分析方法： ①确定不变量。若电容器与电源相连，电容器两极板之间的电势差U 不变；若电容器充电后与电源断开，则电容器两极板带电荷量Q 不变。 ②用平行板电容器的决定式C= 4S kd επ分析电容器的电容变化。若正对面积S 增大，电容量增大；若两极板之间的距离d 增大，电容量减小；若插入介电常数ε较大的电介质，电容量增大。 ③用电容量定义式C=Q/U 分析电容器所带电荷量变化（电势差U 不变），或电容器两极板之间的电势差变化（电荷量Q 不变）。 ④用电荷量与电场强度的关系及其相关知识分析电场强度的变化。若电容器正对面积不变，带电荷量不变，两极板之间的距离d 变化，两极板之间的电场强度不变；若两极板之间的电势差不变，若两极板之间的距离d 变化，由E=U/d 可分析两极板之间的电场强度的变化。【最新三年高考物理精选解析】 1.（2012·新课标理综）如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连。若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子 A ．.所受重力与电场力平衡 B ．.电势能逐渐增加 C ．.动能逐渐增加 D ．.做匀变速直线运动 2.（2012·江苏物理）一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容量C 和两极板间的电势差U 的变化情况是 A ．C 和U 均增大 B ． C 增大，U 减小 C ．C 减小，U 增大 D ．C 和U 均减小 3：（2011天津理综第5题）板间距为d 的平行板板电容器所带电荷量为Q 时，两极板间电势差为U 1，板间场强为 E 1现将电容器所带电荷量变为2Q ，板间距变为d/2，其他条件不变，这时两极板间电势差U 2，板间场强为E 2，下列说法正确的是 A. U 2=U 1，E 2=E 1 B. U 2=2U 1，E 2=4E 1 C. U 2=U 1，E 2=2E 1 D. U 2=2U 1，E 2=2E 1 4．（2010·北京理综）．用控制变量法，可以研究影响平行板电容器的因素（如题1图）。设两极板正对面积为S ，极板间的距离为ｄ，静电计指针偏角为θ。实验中，极板所带电荷量不变，若 A. 保持S 不变，增大d ，则θ 变大 B. 保持S 不变，增大d ，则θ 变小 C. 保持d 不变，增大S ，则θ 变小 D. 保持d 不变，增大S ，则θ 不变 5．(2010·重庆理综)某电容式话筒的原理示意图如题3图所示，E 为电源，R 为电阻，薄片P 和Q 为两金属基板。对着话筒说话时，P 振动而Q 可视为不动。在P 、Q 间距增大过程中， A ．P 、Q 构成的电容器的电容增大 B ．P 上电荷量保持不变 C ．M 点的电势比N 点的低 D ．M 点的电势比N 点的高 6．（2010·安徽理综）如题6图所示，M 、N 是平行板电容器的两个极板，R 0为定值电阻，R 1、R 2为可调电阻，用绝缘细线将质量为m 、带正电的小球悬于电容器内部。闭合电键S ，小球静止时受到悬线的拉力为F 。调节R 1、R 2，关于F 的大小判断正确的是 A ．保持R 1不变，缓慢增大R 2时，F 将变大 B ．保持R 1不变，缓慢增大R 2时，F 将变小 C ．保持R 2不变，缓慢增大R 1时，F 将变大 D ．保持R 2不变，缓慢增大R 1时，F 将变小 7. （2012·浙江理综）为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C 置于储罐中,电容器可通过开关S 与线圈L 或电源相连，如图所示。当开关从a 拨到b 时，由L 与C 构成的回路中产生的周期T=2πLC 的振荡电流。当罐中液面上升时（） A. 电容器的电容减小 B. 电容器的电容增大z x x k C. LC 回路的振荡频率减小 D. LC 回路的振荡频率增大 8. （2012·海南物理）将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d 、U 、E 和Q 表示。下列说法正确的是 A ．保持U 不变，将d 变为原来的两倍，则E 变为原来的一半 B ．保持E 不变，将d 变为原来的一半，则U 变为原来的两倍 C ．保持d 不变，将Q 变为原来的两倍，则U 变为原来的一半 D ．保持d 不变，将Q 变为原来的一半，则 E 变为原来的一半 9.（2012·全国理综）如图，一平行板电容器的两个极板竖直放置，在两极板间有一带电小球，小球用一绝缘轻线悬挂于O 点。先给电容器缓慢充电，使两级板所带电荷量分别为﹢Q 和﹣Q ，此时悬线与竖直方向的夹角为π/6。再给电容器缓慢充电，直到悬线和竖直方向的夹角增加到π/3，且小球与两极板不接触。求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量。电容和电容器·知识点精解 1．电容的定义 E S R 0 R 1 R 2 M N

(完整)高中物理电容器

第12课时电容器电容一、知识内容： 1、电容器： ① 电容器：任何两个相互靠近而又彼此绝缘的导体组成电容器。 ② 电容器的作用：是用来储存电荷。使电容器带电量增加的过程是充电过程（如图双向开关接A ），使电容器带电量减少的过程是放电过程（图中双向开关接B ）。 ③ 电容器的电量：两极带等量的异种电荷，每个极板所带电量的绝对值-----电容器电量。 2、电容： ① 定义：电容器的带电量与两极间电势差的比值。 ② 定义式： U Q C = 单位：法拉，（F 、 F μ、pF 、） ③ 意义：表示电容器容纳电荷本领大小，大小由电容器的结构决定的，与电容器是否带电、带多少电荷、以及电势差大小无关。 ④ 计算式：U Q U Q C ??==。 3、平行板电容器：kd S C r πε4=；（1）公式kd S C r πε4=是平行板电容器的决定式，只适用于平行板电容器．（2）平行板电容器内部是匀强电场E=U/d ．（3）电容器的电势差的测量：静电计（如右图）静电计是可用来测量电势差的仪器，使用时将它的金属球与电容器一极板相连，外壳与另一极板相连，从指针偏角便可比较电容器两极板间的电势差，指针偏角越大，电势差越大．（静电计不能用伏特表代替）（4）电容器的d 、s 、r ε变化 → 电容器的Q 、U 、C 、E 的变化： A 、确定不变量。当电容器与电源线连接时两板间电势差保持不变；当电容器带电后与电路断开时电容器的带电量保持不变． B 、用决定式kd S C r πε4= 分析平行板电容器的电容的变化；C 、用定义式U Q C = 分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化； D 、用d U E =分析电容器间场强的变化。二、应用举例：【例1】如图，A 、B 为水平放置的平行板电容器，正对面积为S ，板间距离为d ，电容为C ，两板间有一个质量为m 带电粒子，静止于P 点，电源电动势为U ，讨论下述问题： ⑴ 带电粒子的带电量。 ⑵ 极板靠近过程中，粒子如何运动，微安表中有无电流流过。 ⑶ 将A 、B 板错开一些，粒子如何运动，微安表中有无电流流过。 ⑷ 在A 、B 板间插入一个金属框，且P 点在金属框内，粒子如何运动，微安表中有无电流流过。 ⑸ 在A 、P 间插入一个金属框，粒子如何运动，微安表中有无电流流过。 + + + --- B A

人教版选修3-1 静电场 1.10深入理解电容器的电容(习题+解析)

高中物理深入理解电容器的电容（答题时间：30分钟） 1. 如图所示，一个质量为m、带电量为q的粒子从两带电平行金属板的正中间沿与匀强电场垂直的方向射入，不计粒子所受的重力，当粒子的入射速度为v时，它恰能穿过一电场区域而不碰到金属板上，现欲使质量为m、入射速度为v/2的粒子也能恰好穿过这一电场区域而不碰到金属板，在以下的仅改变某一物理量的方案中，不可行的是（） A. 使粒子的带电量减少为原来的1/4 B. 使两板间所接电源的电压减小到原来的一半 C. 使两板间的距离增加到原来的2倍 D. 使两极板的长度减小为原来的一半 2. 已知一平行金属板电容器带电量为2×10-3C，两板间的电势差为2V，若使电容器的带电量增至4×10-3C，则电容器的电容为（） A. 1×103F B. 1×10-3F C. 2×10-3F D. 2×103F 3. 如下图所示，两块完全相同的金属板A、B，金属板A与静电计相连，用一根与丝绸摩擦过的有机玻璃棒接触金属板A，静电计指针有一偏角，现让金属板B靠近金属板A，则静电计指针的偏角（） A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 上述三种情况都有可能 4. 如图，A、B为水平放置的平行金属板，两板间距离为d，分别与电源两极相连。两板的中央各有一小孔M和N，今有一带电质点，自A板上方间距离为d的P点由静止开始自由下落（P、M、N在同一竖直线上），空气阻力和金属板的厚度不计，到达N孔时速度恰好为零，然后沿原路径返回。若保持两极板间电压不变，则（）

A. 若把A 板向下平移一小段距离，质点自P 点自由下落后仍能返回 B. 若把A 板向上平移一小段距离，质点自P 点自由下落后仍能返回 C. 若把B 板向下平移一小段距离，质点自P 点自由下落后将穿过N 孔继续下落 D. 若把B 板向上平移一小段距离，质点自P 点自由下落后将穿过N 孔继续下落 5. 如图所示，两平行金属板水平放置并接到电源上，一个带电微粒P 位于两板间恰好平衡，现用外力将P 固定住，然后使两板各绕其中点转过α角，如图中虚线所示，再撤去外力，则带电微粒P 在两板间（） A. 保持静止 B. 向左做直线运动 C. 电势能不变 D. 电势能将变小 6. 如图，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极板水平放置，极板间距为d ，在下极板上叠放一厚度为l 的金属板，其上部空间有一带电粒子P 静止在电容器中，当把金属板从电容器中快速抽出后，粒子P 开始运动，重力加速度为g 。粒子运动的加速度为（） A. g d l B. g d l d - C. g l d l - D . g l d d - 7. 如图甲所示的电路中，电源电动势E=8V ，电阻R 与一个电流传感器相连，传感器可以将电路中的电流随时间变化的曲线显示在计算机屏幕上，先将S 接2给电容器C 充电，再将S 接1，结果在计算机屏幕上得到如图乙所示的曲线，将该曲线描绘在坐标纸上（坐标纸上的小方格图中未画出），电流坐标轴每小格表示0.1mA ，时间坐标轴每小格表示0.1s ，曲线与AOB 所围成的区域面积约为80个小方格。则下列说法正确的是（） A. 充电电流由a 极板穿过电容器内部流向b 极板

电容静电现象

第3课时电容器静电现象的应用 1．电容器 ⑴任何两个彼此绝缘而又相距很近的导体都可以构成电容器． ⑵把电容器的两个极板分别与电池的两极相连，两个极板就会带上等量异种电荷．这一过程叫电容器的充电．其中任意一块板所带的电荷量的绝对值叫做电容器的带电量；用导线把电容器的两板接通，两板上的电荷将发生中和，电容器不再带电，这一过程叫做放电． 2．电容 ⑴电容器所带的电量Q 跟两极板间的电势差U 的比值，叫做电容器的电容，用符号C 表示． ⑵定义式：C =Q U ,若极板上的电量增加ΔQ 时板间电压增加ΔU ,则C =Q U V V ． ⑶单位：法拉，符号：F ，与其它单位的换算关系为：１F ＝106F m ＝1012pF ⑷意义：电容是描述电容器储存电荷本领大小的物理量，在数值上等于把电容器两极板间的电势差增加１V 所增加的电量． 3.平行板电容器 ⑴一般说来，构成电容器的两个导体的正对面积S 越大，距离d 越小，这个电容器的电容就越大；两个导体间电介质的性质也会影响电容器的电容． ⑵表达式：板间为真空时：C =4s kd p ，插入介质后电容变大r e 倍：C =4r s kd e p ，k 为静电力常数，r e 称为相对（真空）介电常数．说明：Q C U = 是电容的定义式，它在任何情况下都成立，式中C 与Q 、U 无关，而由电容器自身结构决定．而4r s C kd e p =是电容的决定式，它只适用于平行板电容器，它反映了电容与其自身结构S 、ｄ、r e 的关系． 4．静电平衡状态下的导体 ⑴处于静电平衡下的导体，内部合场强处处为零． ⑵处于静电平衡下的导体，表面附近任何一点的场强方向与该点的表面垂直． ⑶处于静电平衡下的导体是个等势体，它的表面是个等势面． ⑷静电平衡时导体内部没有电荷，电荷只分布于导体的外表面．导体表面，越尖的位置，电荷密度越大，凹陷部分几乎没有电荷． 5．尖端放电导体尖端的电荷密度很大，附近电场很强，能使周围气体分子电离，与尖端电荷电性相反的离子在电场作用下奔向尖端，与尖端电荷中和，这相当于使导体尖端失去电荷，这一现象叫尖端放电．如高压线周围的“光晕”就是一种尖端放电现象，避雷针做成蒲公花形状，高压设备应尽量光滑分别是生活中利用、防止尖端放电． 6．静电屏蔽处于电场中的空腔导体或金属网罩，其空腔部分的合场强处处为零，即能把外电场遮住，使内部不受外电场的影响，这就是静电屏蔽．如电学仪器的外壳常采用金属、三条高压线的上方还有两导线与地相连等都是静电屏蔽在生活中的应用．重点难点例析一、处理平行板电容器相关量的变化分析进行讨论的依据主要有三个：

高中物理电容和电容器知识例解

高中物理电容和电容器知识例解 1．电容的定义 (1)电容器 ①作用：电容器是电气设备中常用的一种重要元件，可以用来容纳电荷。 ②构成：两金属板间夹上一层绝缘物质(电介质)就是一个最简单的电容器。两个金属板就是电容器的两个电极。 ③充电与放电：使电容器带电叫充电；使充电后的电容器失去电荷叫放电。 ④电容器所带电量：电容器的一个极板上所带电量的绝对值。 ⑤击穿电压与额定电压：加在电容器两极上的电压如果超过某一极限，电介质将被击穿从而损坏电容器，这个极限电压叫击穿电压；电容器长期工作所能承受的电压叫做额定电压，它比击穿电压要低。 (2)电容的定义电容器所带电量与两板间电势差之比叫电容。定义式为 ①单位：在国际单位制中，电容单位是法(F)。常用单位有：微法(μF)和皮法(pF)。它们的换算关系是 1F=106uF=1012pF ②物理意义：表示电容器容纳电荷本领大小的物理量。 2．平行板电容器电容的决定因素平行板电容器的电容，跟介电常量ε成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比。用公式表达为

下面表中为几种电介质的介电常量的值。 3．常用电容器常用的电容器可分为固定电容器和可变电容器。 (1)固定电容器固定电容器的电容是固定不变的，常用的有纸质电容器及电解电容器。

①纸质电容器：在两层锡箔或铅箔中间夹以在石蜡中浸过的纸，一起卷成圆柱体而制成的电容器(图1-49(a))。 ②电解电容器：这种电容器是用铝箔作阳极，用铝箔上很薄的一层氧化膜作电介质，用浸渍过电解液的纸作阴极制成的(图1-49(b))。由于氧化膜很薄，这种电容器的电容较大。电解电容器的极性是固定的，使用时正负极不能接错，不能接交流电。 (2)可变电容器 ①特点：电容可以改变。 ②构成：由两组铝片组成(图1-49(c))，固定的一组铝片叫定片，可以转动的一组铝片叫动片。使用时可以转动动片使两组铝片正对面积发生变化从而改变电容的大小。 (3)电路中常用的几种电容器的符号如图1-49(d)所示。【例1】图1-50中平行放置的金属板A、B组成一只平行板电容器。在不断开电键K时，①使A板向上平移拉开一些；②使A板向右平移错开一些；③往A、B间充入介电常量ε＞1的电介质。试讨论电容器两板电势差U、电量Q、板间场强E的变化情况。若断开电键K，情况又如何？【分析思路】解决本题的关键在于明确电容器所涉及的不变量。不断开电键时，意味着电容器两板间的电压U保持不变；断开电键后，意味着电容器所带电量是不变的。明确以上两点，即可再根据电容的定义式及平行板电容器电容的决定因素来讨论本题。

2020年高考复习微专题—静电场之电容器习题选编包含答案

微专题—静电场之电容器习题选编一、单项选择题 1．根据大量科学测试可知，地球本身就是一个电容器。通常大地带有50万库仑左右的负电荷，而地球上空存在一个带正电的电离层，这两者之间便形成一个已充电的电容器，它们之间的电压为300 kV左右。地球的电容约为（） A．0.17 F B．l.7 F C．17 F D．170 F 2．图中的电容器C两板间有一负电荷q静止，使q向上运动的措施是（） A．两板间距离增大 B．两板间距离减小 C．两板间相对面积减小 D．两板间相对面积增大 3．某同学按如图1所示连接电路，利用电压传感器研究电容器的放电过程。先使开关S接1，电容器充电完毕后将开关掷向2，可视为理想电压表的电压传感器将电压信息传入计算机，屏幕上显示出电压随时间变化的U-t曲线，如图2所示。电容器的电容C已知，且从图中可读出最大放电电压U0，图线与坐标轴围成的面积S、任一点的点切线斜率k，但电源电动势、内电阻、定值电阻R均未知，根据题目所给的信息，下列物理量不能求出．．．．的是（） A．电容器放出的总电荷量 B．电阻R两端的最大电流 C．定值电阻R D．电源的电动势和内电阻

4．电容为C 的平行板电容器竖直放置，正对面积为S ，两极板间距为d ，充电完成后两极板之间电压为U ，断开电路，两极板正对区域视为匀强电场，其具有的电场能可表示为2p 1 2 E CU =。如果用外力使平行板电容器的两个极板间距缓慢变为2d ，下列说法正确的是（） A ．电容变为原来的两倍 B ．电场强度大小变为原来的一半 C ．电场能变为原来的两倍 D ．外力做的功大于电场能的增加量 5．如图所示为某同学利用传感器研究电容器放电过程的实验电路，实验时先使开关S 与1 端相连，电源向电容器充电，待电路稳定后把开关S 掷向2 端，电容器通过电阻放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的i ﹣t 曲线，这个曲线的横坐标是放电时间，纵坐标是放电电流。仅由这个i ﹣t 曲线所提供的信息可以估算出（） A ．电容器的电容 B ．一段时间内电容器放电的电荷量 C ．某时刻电容器两极板间的电压 D ．一段时间内电阻产生的热量 6．阴雨天里积雨云会产生电荷，云层底面产生负电荷，在地面感应出正电荷，电场强度达到一定值时大气将被击穿，发生闪电。若将云层底面和地面看作平行板电容器的两个极板，板间距离记为300m ，电压为 7210V ?，积雨云底面面积约为82110m ?。若已知静电力常量与空气的介电常数，由以上条件是否能估算出以下物理量（） ①云层底面与地面间的电场强度 ②云层底面与地面构成的电容器的电容 ③云层底面所带电量 A ．只能估算出① B ．只能估算出①和②

如何理解电容器的静电容量

如何理解电容器的静电容量 A.电容量电容器的基本特性是能够储存电荷（Q），而Q值与电容量（C）和外加电压（V）成正比。 Q = CV 因此充电电流被定义为： = dQ/dt = CdV/dt 当外加在电容器上的电压为1伏特，充电电流为1安培，充电时间为1秒时，我们将电容量定义为1法拉。 C = Q/V = 库仑/伏特 = 法拉由于法拉是一个很大的测量单位，在实际使用中很难达到，因此通常采用的是法拉的分数，即：皮法（pF） = 10-12F 纳法（nF） = 10-9F 微法（mF）= 10-6F B.电容量影响因素对于任何给定的电压，单层电容器的电容量正比于器件的几何尺寸和介电常数： C = KA/f(t) K = 介电常数 A = 电极面积 t = 介质层厚度 f = 换算因子在英制单位体系中，f = 4.452，尺寸A和t的单位用英寸，电容量用皮法表示。单层电容器为例，电极面积1.0×1.0″，介质层厚度0.56″，介电常数2500， C = 2500（1.0）（1.0）/4.452（0.56）= 10027 pF 如果采用公制体系，换算因子f = 11.31，尺寸单位改为cm， C = 2500（2.54）（2.54）/11.31（0.1422）= 10028 pF 正如前面讨论的电容量与几何尺寸关系，增大电极面积和减小介质层厚度均可获得更大的电容量。然而，对于单层电容器来说，无休止地增大电极面积或减小介质层厚度是不切实际的。因此，平行列阵迭片电容器的概念被提出，用以制造具有更大比体积电容的完整器件。这种“多层”结构中，由于多层电极的平行排列以及在相对电极间的介质层非常薄，电极面积A得以大大增加，因此电容量C会随着因子N（介质层数）的增加和介质层厚度t’的

3静电平衡和电容器

静电平衡和电容器 1、静电感应现象（1）静电感应现象：导体在电场中自由电荷重新分布的现象。（2）静电感应因果关系原因现象结果（3）静电平衡当导体内E =0时（自由电子定向移动停止），导体达到静电平衡状态。 ①静电平衡状态：导体中（包括表面）没有电荷定向移动的状态。 ②静电平衡的条件：导体内部场强为零，即内E =0。 ③静电平衡状态下导体的特征： a 、导体内部场强处处为零。 b 、导体表面场强垂直表面。（原因：如果不垂直，场强就有一个沿导体表面的分量，自由电子还要发生定向移动） c 、导体为等势体，表面为等势面。（原因：导体内部场强处处为零，在导体内部移动电荷时，电场力不做功，任意两点间电势差为零；电荷在导体表面移动时，电场力与位移垂直，电场力不做功） ④静电平衡导体的电荷分别特点 a 、导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的表面。 b 、在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷。 2、尖端放电（1）空气电离气体分子中的电子在强电场的作用下发生剧烈的运动，挣脱原子核对它的束缚而成为自自电子，同时气体分子变成带正电荷的正离子，这个现象叫做空气的电离。（2）尖端放电中性的分子电离后后变成带负电的自由电子和失去电子带正电的离子，这些带电粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，产生更多的带电粒子，那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，

这相当于导体尖端失去电荷，这个现象叫做尖端放电。（3）应用和防止 ①应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。 ②防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失。 1、静电屏蔽（1）定义：处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零，可以利用导体球壳（或金属网罩）封闭某区域，使该区域不再受外电场的影响，这一现象称为静电屏蔽。（2）静电屏蔽的实质利用静电屏蔽现象，使金属壳的感应电荷和外加场强的矢量和为零，好像是金属壳将电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电荷并存，矢量和为零而已。当金属壳达到静电平衡时，内部没有电场，因而金属的外壳会对其内部起到保护作用，使它内部不受外部电场影响。（3）静电屏蔽的两种情况 ①导体内空腔不受外界影响，如图甲 ②接地导体空腔外部不受内部电荷影响，如图乙所示。处于静电平衡的导体，内部场强处处为零的原因是（） A、外电场不能进入导体内部 B、所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零 C、外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零 D、以上解释都不正确如图所示，金属壳放在光滑的绝缘水平垫上，能起到屏蔽外电场或内电场作用的是（）如图所示，带电体Q靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷，在静电平衡后，下列物理量中等于零的是（） A、导体墙内任意点的场强 B、导体腔内任意点的电势 C、导体外表面的电荷量

高中物理电容器和电容典型例题解析

电容器和电容典型例题【例1】平行板电容器所带的电荷量为Q＝4×10-8C，电容器两板间的电压为U＝2V，则该电容器的电容为；如果将其放电，使其所带电荷量为原来的一半，则两板间的电压为，两板间电场强度变为原来的倍，此时平行板电容器的电容为。【例2】如图电路中，A、B为两块竖直放置的金属板，G是一只静电计，开关S合上时，静电计张开一个角度，下述情况中可使指针张角增大的是 A、合上S，使A、B两板靠近一些 < B、合上S，使A、B正对面积错开一些 C、断开S，使A、B间距增大一些 D、断开S，使A、B正对面积错开一些【例3】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【例4】置于真空中的两块带电的金属板，相距1cm，面积均为10cm2，带电量分别为Q1=2×10-8C，Q2=-2×10-8C，若在两板之间的中点放一个电量q=5×10-9C的点电荷，求金属板对点电荷的作用力是多大【例5】A，B两块平行带电金属板，A板带负电，B板带正电，并与大地相连接，P为两板间一点。若将一块玻璃板插入A，B两板间，则P点电势将怎样变化。 ] 【例6】一个平行板电容器，使它每板电量从Q1=30×10-6C增加到Q2=36×10-6C时，两板间的电势差从U1=10V增加到U2=12V，这个电容器的电容量多大如要使两极电势差从10V降为U2'=6V，则每板需减少多少电量．【例7】一平行板电容器的电容量为C，充电后与电源断开，此时板上带电量为Q，两板间电势差为U，板间场强为E．现保持间距不变使两板错开一半（图1），则下列各量的变化是：电容量C′=______，带电量Q′=______，电势差U′=______，板间场强E′______．

静电和电力电容器

静电电容器在供配电设计中，总是会涉及到对功率因数的补偿，一般选用的是静电电容器来提供无功功率，从而减少来自电网的无功功率，使得无功功率占总功率的比例减少，从而提高功率因数，同时减少线路的损耗。静电电容器只能向系统提供感性无功功率，不能吸收无功功率，提供的无功功率与所在点的电压U平方成正比，公式为：Qc=U2/Xc,Xc=1/wc; 静电电容器的优点是： 1、静电电容器是根据需要由许多电容器连接成组的，因此可大可小，既可以集中使用，又可分散使用，使用比较灵活； 2、静电电容器在运行时的功率损耗比较小，约为额定容量的0.3%-0.5%； 3、静电电容器没有旋转部件，维护比较方便。其缺点是： 1、无功功率调节性能比较差，由公式可以看出，当系统电压下降需要无功功率时，它提供给系统的感性无功功率按电压的平方减少，导致电压水平进一步下降； 2、它是靠电容器投切进行调节，调节过程是不连续的，不能平滑调节。电力电容器电力电容器按用途可分为8种：①并联电容器。原称移相电容器。主要用于补偿电力系统感性负荷的无功功率，以提高功率因数，改善电压质量，降低线路损耗。②串联电容器。

串联于工频高压输、配电线路中，用以补偿线路的分布感抗，提高系统的静、动态稳定性，改善线路的电压质量，加长送电距离和增大输送能力。③耦合电容器。主要用于高压电力线路的高频通信、测量、控制、保护以及在抽取电能的装置中作部件用。④断路器电容器。原称均压电容器。并联在超高压断路器断口上起均压作用，使各断口间的电压在分断过程中和断开时均匀，并可改善断路器的灭弧特性，提高分断能力。⑤电热电容器。用于频率为40～24000赫的电热设备系统中，以提高功率因数，改善回路的电压或频率等特性。⑥脉冲电容器。主要起贮能作用，用作冲击电压发生器、冲击电流发生器、断路器试验用振荡回路等基本贮能元件。⑦直流和滤波电容器。用于高压直流装置和高压整流滤波装置中。⑧标准电容器。用于工频高压测量介质损耗回路中，作为标准电容或用作测量高压的电容分压装置. 在电力系统中分高压电力电容器(6KV以上)和低压电力电容器(400V) 电力电容器低压电力电容器按性质分油浸纸质电力电容器和自愈式电力电容器,按功能分普通电力电容器和智能式电力电容器.普通式就不做重述,重点介绍智能式电力电容器

静电场和物质的相互作用

静电场和物质的相互作用第章静电场与物质的相互作用理论基础为静电场的高斯定理与环流定理静电场与物质的相互作用问题：（）物质在静电场中要受到电场的作用表现出宏观电学性质（）物质的电学行为也会影响电场分布最后达到静电平衡状态。引言导体***物质分类***导体、电介质和半导体与静电场作用的物理机制各不相同。绝缘体半导体金属导体内存在大量的自由电子（在晶格离子的正电背景下）与导体相对绝缘体内没有可自由移动的电子称电介质本章讨论金属导体半导体内有少量的可自由移动的电荷超导体()第章静电场与物质的相互作用§静电场中的导体§电容器和电容§静电场中的电介质§静电场的能量FEi=静电感应：在外电场影响下导体表面不同部分出现正负电荷的现象。一、导体的静电感应现象静电平衡：感应电荷产生的附加电场与外加电场在导体内部相抵消。此时导体内部和表面没有电荷的宏观定向运动。 §导体的静电平衡性质E二、导体的静电平衡性质、导体内部的场强处处为零。导体表面的场强垂直于导体的表面。、导体内部和导体表面处处电势相等整个导体是个等势体。导体表面成为等势面。 FEi=E、静电平衡下的孤立导体其表面处面电荷密度与该表面曲

率有关曲率（R）越大的地方电荷密度也越大曲率越小的地方电荷密度也小。当表面凹进曲率为负值时电荷面密度更小。 RRRRR因此,孤立的带电导体球,长直圆柱,无限大平板表面电荷均匀分布特例：相距很远的大小导体球用导线相连接电势相等：Q,R, q,r,、处于静电平衡的导体其表面上各点的电荷密度与表面邻近处场强的大小成正比。由高斯定理：E=S E来自电荷dS的贡献其他电荷贡献尖端放电与无限大带电平面的场强公式比较？**导体与静电场相互作用问题计算基本原则**导体静电平衡的条件静电场基本方程电荷守恒定律例、有任意形状的带电导体已知其表面上某处的面电荷密度为,试求该处电荷元dS受到其余电荷作用的电场力。解：产生的场强为:（外侧）导体表面上其余电荷在dS内外侧产生的场强内侧的总场强:（内侧）由此算得导体表面外侧的总场强:电荷元受到的电场力:（外侧）（内侧）讨论若导体周围存在其他带电体,可以计算,导体表面电荷元σds受到的电场力表式同上σ例、两块大导体平板面积为S分别带电q和q两极板间距远小于平板的线度。求平板各表面的电荷密度。解：qqBA电荷守恒：由静电平衡条件导体板内E=。特例：当两平板带等量的相反电荷时电荷只分布在两个平板的内表面！由此可知：两平板外侧电场强度为零内侧这就是平板电容器。 qqBA空腔内无电荷空腔内有电荷q电荷分布在导体内

人教版高中物理选修3-1第一章第八节电容器的电容同步习题(附详解答案)

高中物理学习材料金戈铁骑整理制作第一章第八节电容器的电容同步习题（附详解答案） 1.一个平行板电容器，它的电容 ( ) A ．跟正对面积成正比，跟两板间的距离成正比 B ．跟正对面积成正比，跟两板间的距离成反比 C ．跟正对面积成反比，跟两板间的距离成正比 D ．跟正对面积成反比，跟两板间的距离成反比答案：B 2．(2009·河南宝丰一中高二检测)以下说法正确的是 ( ) A ．由E ＝F q 可知电场中某点的电场强度E 与F 成正比 B ．由公式φ＝E p q 可知电场中某点的电势φ与q 成反比 C ．由U ab ＝Ed 可知，匀强电场中的任意两点a 、b 间的距离越大，则两点间的电势差也越大 D ．公式C ＝Q /U ，电容器的电容大小C 与电容器两极板间电势差U 无关答案：D 3．如图所示，当被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动．如果测出了电容的变化，就能知道物体位移的变化．若电容器的电容变大，则物体的位移可能的变化是 ( ) A ．加速向右移动 B ．加速向左移动 C ．减速向右移动 D ．减速向左移动答案：BD 解析：本题由于相对介电常数ε发生变化而引起电容器的电容C 的变化，根据C ＝εS 4πkd 可知：当电容C 变大时，ε应该增大，电介质板应向左移动，所以答案B 与D 正确．点评：本题考查相对介电常数ε对平行板电容器电容的影响．电介质板插入电容器板间的部分越多，相对介电常数ε越大，电容C 越大，故只有电介质板移动的方向会影响ε的大小，而与加速、减速无关． 4．如图所示，平行板电容器C 和电阻组成电路，当增大电容器极板间的距离时，则( ) A ．在回路中有从a 经R 流向b 的电流

静电现象与电容器

静电现象与电容器【学习目标】 1、知道静电平衡状态，理解静电平衡状态下导体的特征； 2、了解静电屏蔽的意义和实际运用； 3、了解电容器的构造，理解电容器的电容的意义和定义，知道电容器的一些运用； 4、理解平行板电容器的电容的决定式的意义，掌握电容器的两种不同变化. 【要点梳理】知识点一：静电平衡状态及其特点 1、静电平衡状态要点诠释：（1）静电平衡状态的定义：处于静电场中的导体，当导体内部的自由电荷不再发生定向移动时，我们说导体达到了静电平衡状态. （2）静电平衡状态出现的原因是：导体在外电场的作用下，两端出现感应电荷，感应电荷产生的电场和外电场共同的作用效果，使得导体内部的自由电荷不再定向移动.（导体内部自由电荷杂乱无章的热运动仍然存在着） 2、导体达到静电平衡的条件要点诠释： (1)导体内部的场强处处为零. // 的矢量和.和EE当的叠加，即E是E是外电场导体内部的场强EE和感应电荷产生的场0 0/ . E=－导体处于静电平衡状态时，必定有感应电荷的场与外电场大小相等、方向相反，即：E0 (2)处于静电平衡状态的导体，其表面上任何一点的电场强度方向与导体表面垂直,表面场强不一定为零. 如果导体表面的场强不与导体表面垂直，必定存在着一个切向分量，这个切向分量就会使得导体表面的自由电荷沿着表面切线方向运动，那么，导体所处的状态就不是平衡状态，与给定的平衡状态相矛盾，所以导体表面的场强方向一定与导体表面垂直. (3) 导体是一个等势体，导体表面构成一个等势面. 无论是在导体内部还是在导体的表面上或者是由导体的内部到表面上移动电荷，电场力都不做功，这就说明了导体上任何两处电势差为零，即整个导体处处等势. (4) 电荷只分布在导体的外表面，且“尖端”电荷密度大. ①导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面； ②导体表面越尖锐的地方电荷密度越大，凹陷的地方几乎没有电荷. 知识点二：静电屏蔽及其应用和防护：要点诠释：（1）静电屏蔽：将电学仪器用金属外壳或者金属网包围起来，以防止外电场对它的影响，金属网或者金属壳的这种作用就叫做静电屏蔽. （2）静电屏蔽的应用和防护： ①为防止外界电场的干扰：有些电子设备的外壳套有金属壳，通讯电缆的外层包有一层金属网来进行静电屏蔽. ②静电屏蔽也可能带来不利的影响：如航天飞机、飞船返回地球大气层时，由于飞船与大气层的高速摩擦而产生高温，在飞船的周围形成一层等离子体，它对飞船产生静电屏蔽作用，导致地面控制中心与飞船的通信联系暂时中断.对宇航员来说，这是一个危险较大的阶段. 知识点三：电容器及其电容

静电屏蔽电容器范书凡

私塾国际学府学科教师辅导教案学员编号：sszk 年级：高一年级课时数：3课时学员姓名：范书凡辅导科目: 物理学科教师：王浩彬授课主题静电屏蔽教学目的1、了解导体导电机制、静电平衡状态、静电感应现象； 2、理解电场中处于静电平衡状态下导体的特点； 3、了解静电屏蔽现象及其应用教学重点静电平衡的原理授课日期及时段2016-8-4 19:00-21:00 【基础知识巩固】【要点梳理】 1. 静电感应现象及静电平衡（1）现象解释：将呈电中性状态的金属导体放入场强为E 的静电场中，导体内自由电子便受到与场强E 方向相反的电场力作用，除了做无规则热运动，自由电子还要向电场玩的反方向作定向移动，图1—4一l（a）所示，并在导体的一个侧面集结，使该侧面出现负电荷，而相对的另一侧出现“过剩”的等量的正电荷图l一4—1（b）所示。在电场中的导体沿着电场强度方向两个端面出现等量异种电荷，这种现象叫做静电感应。（2）导体静电平衡条件：E 内 =0 由于静电感应，在导体两侧出现等量异种电荷，在导体内部形成与场强E 向的场强E'，在导体内任一点的场强可表示为E 内=E +E′。因附加电场E′与外电场E 方向相反，叠加的结果削弱了导体内部的电场，随着导体两侧感应电荷继续增加，附加电场E′增强，合场强E 内将逐渐减小。当E 内 =0时，自由电子的定向运动也停止了。如图1—4—1（c）。说明： ①导体静电平衡后内部场强处处为零，是指电场强度E ，与导体两端感应电荷产生的场强E′的合场强为零。 ②金属导体建立静电平衡状态的时间是短暂的。 ③静电平衡时，电荷在导体表面的分布往往是不均匀的，越是尖锐的地方，电荷分布越密，

静电感应、电容器与电容

【本讲教育信息】一、教学内容电容和电容器本讲主要讲解电容、电容器的相关内容。二、考点点拨电容、电容器的分析与计算主要是和带电粒子在电场中的运动，稳恒电路综合在一起考查，高考中在选择题和计算题都有出现。三、跨越障碍（一）静电感应 1、静电感应：把导体放在外电场E 中，由于导体内的自由电子受电场力作用而定向移动，使导体的两端出现等量的异种电荷（近端感应出异种电荷，远端感应出同种电荷），这种现象叫静电感应。 2、静电平衡：发生静电感应的导体两端感应出的等量异种电荷形成一附加电场E '，当感应电荷的电场与外电场大小相等，即E =E '时，自由电子的定向移动停止，这时的导体处于静电平衡状态。 3、静电屏蔽（1）导体空腔（不论是否接地）内部的电场不受腔外电荷的影响。（2）接地的导体空腔（或丝网）外部电场不受腔内电荷的影响。例1：如图所示，把原来不带电的金属球壳B 的外表面接地，将一带正电q 的小球A 从小孔中放入球壳内，但不与B 发生接触，达到静电平衡后，则 A. B 带负电 B. B 的空腔内电场强度为零 C. B 的内表面电场强度为2 /r kq E = （r 为球壳内半径） D. 在B 的外面把一带负电的小球向B 移时，B 内表面电场强度变小解析：把金属壳接地时，金属壳B 和地球就可看成一个大导体。相对小球A 来说，B 的内表面是近端，地球另一侧是远端，因此B 的内表面被A 感应而带负电（即B 带负电），地球另一侧带正电，所以A 选项正确；因为金属壳B 的内表面带负电，电场线由A 指向内表面，所以B 选项不正确；因为B 的内表面的电场强度等于A 球和B 内表面的负电荷形成

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2019-2020学年高中物理 第一章 静电场 1.6 电容器和电容教案 教科版选修3-1.doc

知识讲解 静电感应 电容器