2021-2022版高中物理人教版选修3-1学案：第一章 8 电容器的电容

班级：小组： 姓名：第一章 静电场第八节 电容器的电容一．预习案1.学习目标：（1）知道电容器的概念，认识常见的电容器，通过视频知道电容器的充电、放电现象。

（2）理解电容的概念及定义方法，掌握电容的定义公式、单位，并会应用定义试进行简单的计算。

（3）通过视频了解影响平行板电容器大小的因素，了解平行板电容器的电容公式，知道改变平行板电容器的电容的大小。

详读课本29-30页（1）知道电容器的概念：（2）电容的公式及单位：（3）对于电容的物理量分别代表什么：详读课本30-31页（1）知道电容器的种类：（2）如何求平行板电容器的电容：（3）知道静电计的作用2.重难点解析（1）电容的概念是本节的重点，也是难点。

电容器所带的电荷量与两极板间的电势差成正比。

其比值反映电容器本身性质。

（2）影响平行板电容器电容大小的因素。

（3）电容器的充放电过程：充电将电容器的两极板与电源两极相连，使电容器充电，极板间的场强增强，充电结束后，电容器所在电路中无电流，极板间的电压与充电电压相等，极板间带等量的异种电荷，一个极板间上的电荷量的绝对值叫电容器的电荷量Q ，电容器极板上的电荷越多，电容器的内部电场线越密集，内部场强越大。

放电：用导线将电容器的两极板接通，中和掉电容器所带电荷，极板间的场强减小，放电结束，电路中无电流。

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（4）平行板电容器的动态分析：1.充电后断开电源，电容器的电荷量Q 不变。

2.充电后仍与电源相连，电容器的两极板间的电压U 不变。

3.平行板电容器的电容C ：跟介电常数成正比，跟正对面积S 成正比，跟极板间的距离d 成反比，k 是静电力常量；空气的介电常数最小。

二.探究案阅读课本30页演示探究影响平行板电容器的电容因素。

完成演示一研究决定平行板电容器电容因素的实验装置如图所示．两块相互靠近的等大正对平行金属平板M 、N 组成电容器，板N 固定在绝缘座上并通过导线与静电计中心杆相接，板M 和静电计的金属壳都通过导线接地，板M 上装有绝缘手柄，可以执手柄控制板M 的位置．给电容器充上一定的电荷，静电计指针张开一定角度．(1)若仅将两极板间的距离增大，则静电计指针的偏角将________(选填“变大”“不变”或“变小”)；若仅将M沿平行板面方向移动一段距离以减小两极板间的正对面积，则静电计指针的偏角将________(选填“变大”“不变”或“变小”)；若在两极板间插入云母片，且保持其他条件不变，则静电计指针的偏角将________(选填“变大”“不变”或“变小”)；若在两极板间插入一块不与两板接触的厚金属板P，且保持其他条件不变，则静电计指针偏角将________(选填“变大”“不变”或“变小”)，插入后金属板P内部的电场强度大小为________．(2)从(1)中操作可知本实验探究所采用的科学探究方法是__________．A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法D．建立物理模型法三. 练习案1.如图所示的实验装置中,平行板电容器两极板的正对面积为S,两极板的间距为d,电容器所带电荷量为Q,电容为C,静电计指针的偏转角为α,平行板中间悬挂了一个带电小球,悬线与竖直方向的夹角为θ,下列说法正确的是()A.若增大d,则α减小,θ减小B.若增大Q,则α减小,θ不变C.将A板向上提一些,α增大,θ增大D.在两板间插入云母片,则α减小,θ不变2.关于电容器和电容，以下说法正确的是()A．电容器充电后，两极板带等量异种电荷B．电容器的电荷量是两极板电荷量绝对值之和C．电容器电容的大小与其电荷量及两极板间电势差有关D．电容器两极板间电势差每增加1 V，电容器的电荷量即增加1 C3.一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上．若将云母介质移出，则电容器()A．极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大B．极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大C．极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变D．极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变4.一测定液面高度h的电容式传感器示意图如图所示，E为电源，G为灵敏电流计，A为固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体．已知灵敏电流计指针偏转方向与电流方向的关系为电流从左边接线柱流进电流计，指针向左偏．如果在导电液体的深度h发生变化时观察到指针正向左偏转，则()A．导体芯A所带电荷量在增加，液体的深度h在增大B．导体芯A所带电荷量在减小，液体的深度h在增大C．导体芯A所带电荷量在增加，液体的深度h在减小D．导体芯A所带电荷量在减小，液体的深度h在减小5.一个电容器所带的电荷量为8×10－8 C，两极板间的电压是4V，那么这个电容器的电容是多少？如果电容器的电荷量减少了2×10－8 C，则板间电压变成多少？四.总结反思。

第8节电容器的电容1．电容反映了电容器容纳电荷本领的大小，定义式为C＝Q U，电容的大小决定于电容器本身，与Q 和U 无关。

2．平行板电容器的电容决定式为C ＝εr S4πkd，即C 由εr 、S 、d 共同来决定。

3．平行板电容器保持电荷量不变的情况下，若只改变板间距离， 则电场强度不变。

一、电容器和电容 1．电容器的组成两个彼此绝缘的导体，当靠得很近且之间存有电介质时，就组成一电容器。

2．电容器的充放电过程(1)定义：电容器所带的电荷量Q 与电容器两极板间的电势差U 的比值，公式为C ＝QU 。

(2)物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。

(3)单位：1 F ＝106 μF ＝1012 pF 。

二、平行板电容器及常见电容器 1．平行板电容器(1)构成：由两个彼此绝缘的平行金属板。

(2)电容的决定因素：两板间距离d ，两板的正对面积S ，两板间电介质的相对介电常数εr 。

(3)关系式：C ＝εr S4πkd 。

2．常见电容器分类⎩⎪⎨⎪⎧按电介质分：聚苯乙烯电容器、陶瓷电容器、 电解电容器等按电容是否可变分：固定电容器、可变电容器3．电容器的额定电压和击穿电压(1)额定电压：电容器能够长期正常工作时的电压。

(2)击穿电压：电介质被击穿时在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，则电容器就会损坏。

1．自主思考——判一判(1)电容大的电容器带电量一定多。

(×)(2)电容为C 的电容器所带电荷量为Q ，若电荷量增大为2Q ，则电容变为2C 。

(×) (3)电容器所带的电荷量Q 是指电容器的一个极板上所带电荷量的绝对值。

(√) (4)电容器外壳上标的是额定电压。

(√) (5)电解电容器使用时，正、负极不能接反。

(√) (6)平行板电容器间插入电介质时电容变大。

(√) 2．合作探究——议一议(1)根据公式C ＝QU ，能否说电容C 与电容器所带的电荷量Q 成正比，与两极板间的电势差U 成反比？提示：电容是用比值法定义的物理量，不能说C 与Q 成正比，与U 成反比。

第8节电容器的电容1.电容反映了电容器容纳电荷本领的大小，定义式为C ＝QU，电容的大小决定于电容器本身，与Q 和U 无关。

2．平行板电容器的电容决定式为C ＝εr S4πkd，即C 由εr 、S 、d 共同来决定。

3．平行板电容器保持电荷量不变的情况下，若只改变板间距离，则电场强度不变。

一、电容器和电容 1．电容器的组成两个彼此绝缘的导体，当靠得很近且之间存有电介质时，就组成一电容器。

2．电容器的充放电过程3．电容(1)定义：电容器所带的电荷量Q 与电容器两极板间的电势差U 的比值，公式为C ＝QU 。

(2)物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。

(3)单位：1 F ＝106 μF ＝1012 pF 。

二、平行板电容器及常见电容器 1．平行板电容器(1)构成：由两个彼此绝缘的平行金属板。

(2)电容的决定因素：两板间距离d ，两板的正对面积S ，两板间电介质的相对介电常数εr 。

(3)关系式：C ＝εr S 4πkd 。

2．常见电容器分类⎩⎪⎨⎪⎧按电介质分：聚苯乙烯电容器、陶瓷电容器、 电解电容器等按电容是否可变分：固定电容器、可变电容器3．电容器的额定电压和击穿电压(1)额定电压：电容器能够长期正常工作时的电压。

(2)击穿电压：电介质被击穿时在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，则电容器就会损坏。

1．自主思考——判一判(1)电容大的电容器带电量一定多。

(×)(2)电容为C 的电容器所带电荷量为Q ，若电荷量增大为2Q ，则电容变为2C 。

(×) (3)电容器所带的电荷量Q 是指电容器的一个极板上所带电荷量的绝对值。

(√) (4)电容器外壳上标的是额定电压。

(√) (5)电解电容器使用时，正、负极不能接反。

(√) (6)平行板电容器间插入电介质时电容变大。

(√) 2．合作探究——议一议(1)根据公式C ＝QU ，能否说电容C 与电容器所带的电荷量Q 成正比，与两极板间的电势差U 成反比？提示：电容是用比值法定义的物理量，不能说C 与Q 成正比，与U 成反比。

选修3-1第一章1.8 电容器与电容课前预习学案一、预习目标1知道什么是电容器以及常用的电容器2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。

二、预习内容1．两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质，就组成一个最简单的电容器，叫做___________．实际上，任何两个__________________ 又_______________ 的导体，都可以看成一个电容器．2．电容器______________与电容器______________的比值，叫做电容器的电容．表达式C＝______，国际单位制中单位__________，简称____________ ，符号________________．常用较小单位 lμF＝________F，l pF＝________F．电容是表示电容器____ ____ 的物理量．3．常用电容器从构造上看，可分为________________和________________ 两类．常用的固定电容器有______________和_________________ ．三、提出疑惑同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中课内探究学案一、教学目标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。

二、学习过程1、电容器（1）构造: .（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。

现象：。

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 .现象:。

提问:电容器在充、放电的过程中的能量转化关系是什么?小结：。

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。

第8课时电容器的电容教材分析电容器是一种重要的电学元件，有着广泛的应用．学生已经学习了研究电容器需要涉及的电势差、电场强度、电荷量等物理量，所以，本节教学的核心是应用静电场的有关知识研究电容器．如何培养学生应用所学知识解决新问题的能力，在这里应该有所体现．电容的概念是本节的重点，也是难点．电容又是一个用比值定义的物理量，引出这一比值的关键，是要让学生知道电容器所带的电荷量与两极板间的电势差成正比，其比值反映电容器本身的性质．影响平行板电容器电容大小的因素是本节内容的又一难点，做好教材中的演示实验是突破难点的好办法．课标解读1. 知道电容器的概念，认识常见的电容器，通过实验感知电容器的充、放电现象．2. 理解电容的概念及定义方法，掌握电容的定义公式、单位，并会应用定义式进行简单的计算．3. 通过实验了解影响平行板电容器电容大小的因素，了解平行板电容器的电容决定公式，知道改变平行板电容器的电容大小的方法．导学过程展示实物电容器导入新课→实验演示电容器充、放电现象→比值法定义电容→控制变量法定性说明平行板电容器的电容取决于哪些因素→展示常用电容器→巩固练习．新课导入教师展示实物电容器，提出问题：电容器是一种重要电学元件，它的结构和功能是怎样的？引入新课．温故知新1. 匀强电场：相距很近的一对带等量异号电荷的平行金属板，它们之间的电场除边缘外可看做匀强电场．2. 电势差与电场强度的关系：在匀强电场中U＝Ed.新知梳理1. 电容器(1) 定义：两个彼此________又相互靠近的________都可看做电容器．(2) 电容器的充电与放电①充电：把电容器的一个极板与电池的正极相连，另一个极板与电池的负极相连，两个极板就带上了________，这个过程叫充电．充电时有短暂的________，充电结束时，电容器所在电路中无电流，电容器两极板电势差等于________．②放电：把充电后的电容器两极板用导线相连，两极板上电荷________，电容器不再带电，这个过程叫放电．放电时电流从电容器________极板通过电路流向________极板，有短暂的放电电流，电容器放电时相当于________．(3)带电量：充电后的电容器两极板带等量异种电荷，分布在________，电容器所带电荷量指________的绝对值．2. 电容(1)定义：电容器所带________与两极板间________的比值叫电容．(2)定义式：________.(3)单位：法拉(F) 1 F＝________μF＝________pF.3. 平行板电容器的电容(1)平行板电容器的电容的决定因素平行板电容器的电容C与平行板的正对面积S，极板间充满的________成正比，和极板间的________成反比．公式(决定式)为________．(2)由于平行板电容器的极板间距d，极板正对面积S或电介质εr变化而引起电容器C、Q、U、E变化的分析方法①电容器保持与电源连接，则________保持不变；电容器充电后，断开电源________不变．②由公式C＝εr S4πkd确定________的变化．③由C＝QU的关系判定______或______变化．④由E＝Ud确定两极板间________的变化．小试身手1. 下列说法中正确的是( )A. 任何两个靠得很近的彼此绝缘的导体都构成了电容器，与是否带电无关B. 电容器是盛放电荷和电能的仪器，只有带电的电容器才能称为电容器C. 电容器的带电量为8 C，说明每个极板的带电量为4 CD. 电容器的带电量为8 C，说明每个极板的带电量的绝对值为8 C2. 根据电容的定义式C＝QU可知( )A. 电容器的电容越大，则电容器所带电荷量就越多B. 电容器两极之间电压越大，电容越小C. 电容器的电容与电荷量成正比，与电势差成反比D. 电容器的电容不随电荷量及两板间电势差的变化而变化3. 平行板电容器的电容为C，带电量为Q，板间距离为d，若在两板的中点处放一电荷q，则它所受电场力的大小为( )A. k2QqCdB. k4QqCC.QqCdD.2QqCd探究讨论静电计为什么能测量出电容器两极板的电势差，而又保证电容器的电量几乎是不变的？讲练课堂一、电容器1. 基本结构：由两块彼此绝缘互相靠近的导体组成．2. 带电特点：两板电荷等量异号，分布在两板相对的内侧．电容器所带的电量是指一个极板所带电量的绝对值．3. 板间电场：板间形成匀强电场(不考虑边缘效应)，场强大小E＝Ud，方向始终垂直板面．4. 当电容器充电时有充电电流，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；放电的过程实际上就是电容器极板上的正、负电荷中和的过程，当放电结束后，电路中无电流．5. 电容：电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量．电容在数值上等于使两极间的电势差为1 V时电容器所带的电荷量，需要的电荷量多，表示电容器的电容大．在电容器两极板间的电势差相同的情况下，电容越大的电容器极板上所带的电荷量越大．例1电容器是一种常用的电子元件．对电容器认识正确的是( )A. 电容器的电容表示其储存电荷能力B. 电容器的电容与它所带的电量成正比C. 电容器的电容与它两极板间的电压成正比D. 电容的常用单位有μF和pF,1μF＝103 pF点拨C＝QU是电容的定义式，也是计算电容的一种方法，但Q、U不是C的决定因素．反馈平台1. 有一个电容器原来已带电，电容为C＝100 μF.如果使两极板间的电势差增加20 V，求电容器上增加的电量．二、平行板电容器的电容关于平行板电容器的动态变化问题．1. 平行板电容器连接在电源两端时，电容器的d 、S 、εr 发生变化，将引起电容器的C 、Q 、U 、E 变化．由于电容器始终接在电源上，因此两板间电势差U 保持不变．由C ＝εr S4πkd 可知C 随εr 、S 、d 变化而变化．由Q ＝UC ＝εr US4πkd 可知Q 也随εr 、S 、d 变化而变化．由E ＝U d知，E 随d 的变化而变化．2. 平行板电容器充电后，切断与电源的连接，电容器的d 、εr 、S 变化，将引起C 、Q 、U 、E 的变化(Q 保持不变)．由C ＝εr S4πkd 知，C 随εr 、S 、d 变化而变化．由U ＝Q C＝Q εr S 4πkd ＝4πkdQ εr S 知，U 随d 、εr 、S 的变化而变化．由E ＝U d ＝Q Cd ＝Q εr Sd 4πkd＝4πkQ εr S知，E 随εr 、S 变化而变化．例2平行板电容器的电容C ，两极板间电压U ，两板间场强E 和带电荷量Q ，在下列情况下怎样变化？(1)保持两板与电源相连，只增大两板间的距离，则C _______，U _______，Q _______，E _______. (2)给电容器充电后与电源断开，再减小电容器极板间距离，则C ________，U ________，Q ________，E ________.点拨 本题考查平行板电容器的动态变化. 反馈平台2. 如图所示的电路中，闭合开关S ，电容器的两极板和电源的正负极相连，下列说法正确的是( )A. 两极板的正对面积减小，则电容器所带的电量变大B. 两极板的正对面积减小，则两极板间的场强变大C. 两极板间的距离减小，两极板间的场强变大D. 两极板间插入电介质，则两极板间的场强变大 三、有关静电计指针张角问题解答有关静电计问题的方法：静电计本身也是电容器，但静电计容纳电荷的本领很弱，即电容很小，带电的电容器与静电计相连时，来判断电容器两极板间的电势差大小，即看静电计指针偏转的大小，两极板间的电势差大，则静电计的张角大，两极板间的电势差小，则静电计的张角小．解决这类问题的出发点是电容器的极板上所带的电荷量保持不变．例3如图所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极之间的电势差U ，现使B 板带电，则下列判断正确的是( )A. 增大两极板之间的距离，指针张角变大B. 将A 板稍微上移， 静电计指针张角变大C. 若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大D. 若将A 板拿走，则静电计指针张角变为零点拨 解答电容器动态变化问题，先确定是电压不变还是电荷量保持不变，再用公式C ＝εr S4πkd和C ＝QU等进行分析． 反馈平台3. 如图所示，在利用静电计研究平行板电容器的电容与哪些因素有关的实验中，下面哪些叙述符合实验观察到的结果( )A. B 板向左平移，静电计指针张角变小B. B 板向上平移，静电计指针张角变大C. B 板不动，在A 、B 间插入一块绝缘板，静电计指针偏角变大D. B 板不动，在A 、B 间插入一块金属板，静电计指针偏角变大 误区警示分析平行板电容器的动态变化问题，应首先根据电容器结构的变化情况判断电容器的电容变化情况，并结合题意看电容器的电量，极板间的电压如何变化，然后运用匀强电场的电势差与场强的关系等物理规律进行推理判断．【例】 如图所示，平行板电容器A 板带正电，并与静电计金属球相连，B 板接地，静电计指针张开一定角度，以下说法正确的是( )A. B 板向上移，静电计张角减小B. B 板向右移，静电计张角减小C. 极板间插入玻璃板，静电计张角减小D. 使A 板放走部分电荷，静电计张角减小 错解 AB剖析 首先要搞清楚电路的结构，明确静电计测量的是电容器两极间的电压；再次是要明确电容器的电压不变还是带电荷量不变，然后根据题设条件运用相应的公式进行讨论，确定选项．当B 板上时，极板正对面积S 减小，由公式C ＝εr S4πkd 知电容C 减小，因电容器与电源是断开的，电容器带电荷量Q 不变，由U ＝Q C得U 增大，静电计的张角变大，选项A 错误．当B 板右移时，极板间距d 减小，可知C 增大，U 减小，静电计的张角变小，选项B 正确． 极板间插入玻璃板，介电常数εr 增大，从而电容C 增大，U 减小，选项C 正确． 当A 板放走部分电荷，极板的带电荷量Q 减小，而C 不变，故U 减小，选项D 正确． 正解 BCD同步测试【基础巩固 轻松过关】1. 对给定的电容器，如图是描述电容C 、带电荷量Q 、电势差U 之间的相互关系的图线，正确的是( )2. 某一电容器标注的是“300 V 5 μF”，对此以下说法中正确的是( ) A. 该电容器可在300 V 以下电压时正常工作 B. 该电容器只能在300 V 电压时正常工作 C. 电压是200 V 时，电容仍是5 μFD. 使用时只考虑工作电压，不必考虑电容器的引出线与电源的哪个极相连3. 如图是一个由电池、电阻R 与平行板电容器组成的串联电路，在增大电容器两极板间距离的过程中( )A. 电阻R 中没有电流B. 电容器的电容变小C. 电阻R 中有从a 流向b 的电流D. 电阻R 中有从b 流向a 的电流 4. (改编题)如图所示，在开关S 闭合时，质量为m 的带电液滴处于静止状态，下列判断正确的是( )A. 开关S 断开，极板电荷量将减少，电压降低B. 开关S 断开，极板间距离减小，则极板间电荷量减少C. 开关S 断开，极板间距离减小，则极板间电压减小D. 开关S 断开，极板间距离减小，则带电液滴向上运动5. 传感器是一种采集信息的重要元件，如图所示是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F 作用于可动膜片电极上时，可使膜片发生形变引起电容的变化．将电容器、灵敏电流计和电源串接成闭合电路，那么( )A ．当F 向上压膜片电极时，电容将减小 B.当F 向上压膜片电极时，电容将增大 C.若电流计有示数，则压力F 发生变化 D.若电流计有示数，则压力F 不发生变化 【考题试练 锋芒初显】6. 两块水平放置的平行金属板，带等量异种电荷，一个带电油滴恰好悬浮在平行板间，如果使油滴产生大小等于12g 的加速度，两极板电荷量应是原来的( )A. 2倍B. 12倍C. 32倍D. 23倍7. 用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图)．设两板正对面积为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，减小S ，则θ变小D. 保持d 不变，减小d ，则θ不变8. 如图所示，水平放置的平行板电容器间形成匀强电场，两极板间距为d ，一带负电的微粒从上极板M 的边缘以初速度v 0射入，沿直线从下极板N 的边缘射出，已知微粒的电荷量为q ，质量为m ，下列说法中正确的是( )A. 微粒运动的加速度为零B. 微粒的电势能减小了mgdC. 两极板间的电势差为mgd /qD. M 板的电势高于N 板的电势9. 图为电容器C 与电压为U 的电源连接成的电路．当开关K 与1接通，电容器A 板带________电，B 板带________电，这一过程称电容器的________过程．电路稳定后，两板间的电势差为________．当K 与2接通，流过导体acb 的电流方向为________，这就是电容器的________过程．10. 如图所示为一个平行板电容器，其电容为C ，带电荷量为Q ，上极板带正电，现将一个试探电荷q 由两极板间的A 点移到B 点，A 、B 两点间的距离为l ，连线AB 与极板间的夹角θ＝30°，则电场力对试探电荷q 所做的功为多大？莱顿瓶上一章我们使用过感应起电机．感应起电机上有两个内外表面都贴有金属箔的瓶子，这种瓶子叫做莱顿瓶．莱顿瓶是用来储存电荷的，实际上就是电容器．莱顿瓶是由德国物理学家克莱斯特(E. G. Kleist)和荷兰莱顿大学的物理学家穆欣布罗克(P. Musschenbrock)于1745年、1746年几乎同时发明的．有一次，克莱斯特用传导的方法给装有钉子的玻璃瓶充电．当他的一只手拿着玻璃瓶，另一只手接触铁钉时，他感到肩膀和手臂受到了一下猛击．穆欣布罗克在做电学实验时看到好不容易使带电体带上的电很快在空气中消失，便想找出一种保存电荷的办法．有一次，他用丝线吊起一支枪管来接收从摩擦起电机玻璃球传来的电．他在枪管的一端吊一根黄铜线，铜线的下端放在一只盛有水的玻璃瓶中．穆欣布罗克让助手一只手拿着玻璃瓶，同时自己使劲转动起电机．助手不慎将另一只手碰到枪管上，感到一阵强烈的电击，大喊起来．穆欣布罗克与助手互换位置，自己一手拿瓶，另一手去碰枪管，也遭到电击．克莱斯特和穆欣布罗克的实验表明，把带电体放在玻璃瓶中可以将电保存起来．后来人们把这个蓄电的瓶子叫做“莱顿瓶”(如图)．但是，当时克莱斯特并不清楚装有钉子的玻璃为什么能够保存电荷；穆欣布罗克也不知道电荷是保存在瓶子上还是保存在瓶内的水中．莱顿瓶几经改进后，瓶内外表面都贴上金属箔，瓶盖上插一根金属杆，杆上端装一金属球，下端用金属链子与瓶内表面接触．莱顿瓶放电时产生的电火花可以点燃火药、氢气等．莱顿瓶的出现为进一步研究电现象提供了有力的手段．其实，莱顿瓶就是一个同轴柱形电容器．按照克莱斯特和穆欣布罗克的实验，握瓶的手是圆柱形电容器的正极板，水和铁钉(或铜线)是负极板，电介质是玻璃．瓶中盛水并不能够改变其电容的大小，只是起到让瓶盖上插的金属杆与瓶内表面金属箔连接的作用．改进后的莱顿瓶内外表面都贴上金属箔，两金属箔分别构成两个极板，电介质是玻璃．电容器的实用举例把电容器的两个电极分别接在电源的正、负极上，过一会儿即使把电源断开，两个引脚间仍然会有残留电压，我们说电容器储存了电荷．电容器极板间建立起电压，积蓄起电能，这个过程称为电容器的充电．充好电的电容器两端有一定的电压．电容器储存的电荷向电路释放的过程，称为电容器的放电．我们看到市售的整流电源在拔下插头后，上面的发光二极管还会继续亮一会儿，然后逐渐熄灭，就是因为里面的电容事先存储了电能，然后释放．当然这个电容原本是用作滤波的．至于电容滤波，不知你有没有用整流电源听随身听的经历，一般低质的电源由于厂家出于节约成本考虑使用了较小容量的滤波电容，造成耳机中有嗡嗡声．这时可以在电源两端并接上一个较大容量的电解电容(1 00 μF，注意正极接正极)，一般可以改善效果．制作HiFi音响，都要用至少1万微法以上的电容器来滤波，滤波电容越大，输出的电压波形越接近直流，而且大电容的储能作用，使得突发的大信号到来时，电路有足够的能量转换为强劲有力的音频输出．这时，大电容的作用有点像水库，使得原来汹涌的水流平稳地输出，并可以保证下游大量用水时的供应．如图所示为激光闪光灯的电路原理图，你能说明其中电容C的作用吗？第8课时电容器的电容答案【自我校对】1. (1) 绝缘导体(2) ①等量导种电荷充电电流电源电动势②相互中和正负电源(3) 两极板相对的一侧(内侧) 一个极板所带电量2. (1)电荷量电势差 (2)C＝QU(3)10610123. (1) 电介质的相对介电常数εr距离d C＝εr S4πkd(2) ①U Q②C③Q U④E小试身手1.答案AD2. 答案 D3.答案C探究讨论静电计(如图甲所示)其实就是一个电容器．金属球、金属杆、指针相当于电容器的一个电极．现对其工作原理分析如下：如图乙所示，将一个已充电电量为Q的平行板电容器与静电计相连，此时指针和金属杆带正电，外壳的内表面将出现负的感应电荷，从而在金属杆与外壳间形成电场，指针表面的电荷受到电场力的作用，或者说受到来自杆上同种电荷的排斥力及金属盒内壁的异种电荷的吸引力，指针就要偏转，如果带电量越多，场强越强，则指针的偏角也越大．设静电计的电容为C，静电计所带电量为Q，由C＝QU，可知U＝QC.当C不变时，静电计两极间的电势差与其带电量成正比，即Q增大，静电计两极间的电势差也增大，而平行板电容器两板间的电势差与静电计两极间的电势差相等，所以静电计指针偏角的大小就表示了平行板电容器两板间电势差的大小．根据静电计本身特殊的结构，静电计本身的电容很小，使得平行板电容器转移到静电计上的电量很少，故可近似认为平行板电容器上的电量不变.例1解析电容是表示电容器容纳电荷的本领的物理量，A正确．电容是电容器本身的性质，只与正对面积、极板间的距离和电介质的性质有关，与电容器的带电量和两极板间的电压无关，B、C错误．电容器的常用单位的换算关系为1 μF＝106 pF，D错误.答案 A反馈平台1.解析由C＝QU可得C＝ΔQΔU.则ΔQ＝CΔU＝100×10－6×20 C＝2×10－3 C．答案2×10－3 C例2解析(1)电容器与电源相连，故U不变，根据C＝εr S4πkd和C＝QU，知d增大、C减小、Q减小，由E＝Ud，知E减小．(2)电容器充电后断开电源，故Q不变，由公式C＝εr S4πkd和C＝QU，知d减小、C增大、U减小，此时电场强度用E＝Ud不好讨论，用推论E＝4πkQεr S(此式由E＝Ud，C＝QU和C＝εr S4πkd三式导出)，可见E与d 无关，故E 不变．答案 (1)减小 不变 减小 减小 (2)增大 减小 不变 不变 反馈平台2.解析 电容器两极板间的电压不变，当两极板正对面积减小时，电容器的电容减小，由公式Q ＝CU 可知．电容器上的电量减小，选项A 错误；正对面积减小，不影响两极板间的距离，由E ＝U d可知两极板间的场强不变，选项B 错误；由E ＝U d可知选项C 正确；两极板间插入电介质，两极板间的电压和距离都没有变化，所以场强不变．答案 C例3解析 电容器上所带电荷量一定，由公式C ＝εr S 4πkd ，当d 变大时，C 变小，再由C ＝QU得U变大．当A 板上移时，正对面积S 变小，C 也变小，U 变大．当插入玻璃板时，C 变大，U 变小．当将A 板拿走时，相当于使d 变得更大，C 更小，故U 应更大．故选AB.答案 AB 反馈平台3.解析 B 板左移，d 增大，C 减小，Q 不变，U 变大，所以A 错误；B 板上移，S 减小，C 减小，Q 不变，U 变大，所以B 正确；在AB 间插入绝缘板，εr 增大，C 增大，Q 不变，U 减小，所以C 错误；在AB 中插入一块金属板，相当于减小了d ，所以C 增大，Q 不变，U 减小，所以D 错误．答案 B同步测试1.解析 电容器的电容不随所带电荷量、板间电压的变化而变化，而是平行于Q 或U 轴的直线，对同一个电容器，Q 与U 是成正比的．答案 AD2.解析 每一个电容器都有它的耐压值，电容器可以在耐压值及其以下正常工作，A 正确，B 错误；电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，是由电容器本身的结构性质决定的，选项C 正确；有些电容器是有极性的，分正负极，D 错误．答案 AC3.解析 d 增大C 减小，U 不变，所以Q 减小，电容器放电，电阻R 中有a →b 的电流，B 、C 正确．答案 BC4.解析 开关S 断开，极板的电荷量不变，当极板间距d 减小时，电容C 增大，由C ＝QU可知，极板间电压U 减小，由E ＝4πkQεr S知，E 不变，带电粒子受到的电场力不变，仍静止，C 正确．答案 C5.解析 向上压膜片相当于减小了平行板电容器间的距离，使电容增大；当压力发生变化，则板间距离发生变化，电容发生变化，而板间电压不变，故极板所带电荷量发生变化，电路上将产生电流，BC 正确．答案 BC6.解析 油滴静止时qE ＝mg 且E ＝Ud ，C ＝Q U，则有Q ＝mgdCq.若加速度向上，设此时的场强为E ′，极板电量为Q ′，板间电压为U ′.则qE ′－mg ＝12mg 且E ′＝U ′d 、C ＝Q ′U ′，则有Q ′＝3mgdC2q，所以Q ′Q ＝32，选项C 正确．若加速度向下，同理可求得此时两极板的电荷量Q ″＝mgdC 2q ，所以Q ″Q ＝12，选项B 正确．答案 BC 7.答案 A8.解析 带电微粒受重力和电场力作用，二力均在竖直方向，而v 0不在竖直方向，故带电粒子所受合外力必为零，即加速度a ＝0，所以A 正确；由F 合＝0可知，电场力方向向上，可认为M 板带正电，N 板带负电，带电粒子从M 运动到N ，克服电场力做功，电势能增大，故D 正确，B 错误；电场力做功W ＝qU ＝qEd ＝mgd ，由U ＝W q 可得U ＝mgdq，所以C 正确． 答案 ACD9.答案 负 正 充电 U b →c →a 放电10.解析 由题意知A 、B 两点间的电势差U AB ＝El sin θ＝12El .而电场强度E ＝U d 且U ＝QC .则电场力的做功为W AB ＝U AB q ＝qQl2Cd.答案 qQl 2Cd。

A B第1.8《电容器的电容》导学案班级： 组名： 姓名： 【学习目标】 1．了解电容器的结构、符号，击穿电压和额定电压的概念，认识常见的电容器。

2．知道电容器充、放电过程中极板上的电荷量、极板间的电势差、能量的变化情况，了解电容器的作用。

3．理解电容的物理意义，掌握电容的定义、定义式、单位，并会应用定义式进行简单的计算。

(重点、难点)4．了解影响平行板电容器电容大小的因素及其电容的决定式，并会进行定性地分析。

(重点)【学法指导】1．用比值法定义电容；2．应用类比的方法理解电容的物理意义；3．通过实验理解影响影响平行板电容器电容大小的因素。

【知识链接】相距很近的一对带等量异号电荷的平行金属板之间的电场（除边缘外）可看作 电场。

【学习过程】基础自主学习——用夯实的基础打开透射希望的天窗知识点一、电容器1．组成：两个彼此 又 的导体，组成一个电容器。

2．电容器的充电：（1）电路连接：如图1.8-1，单刀双掷开关S 接 （填“1”或“2”）？请在图中标出．．极板上电荷的电性，画出．．极板间电场线的方向。

（2）充电结果：极板A 带上了 电荷，极板B 带上了 电荷，两极板A 、B 之间产生了 ，由电源获得的 储存在电容器中，若A 板电势为A ϕ，若B 板电势为B ϕ，则A ϕ B ϕ（<,=，>）于是两板板存在电势差U= 。

？电容器充电后，切断与电源的联系，两个极板上的电荷是否改变？ 。

3．电容器的放电：（1）电路连接：如图1.8-2，单刀双掷开关S 接 （填“1”或“2”）（2）放电结果：两极板上的电荷 ，两极板之间不再有 ，转化为其他形式的能，此时两板电势差U= 。

4.电容器作用:从上述可得到,电容器的作用是 。

知识点二、电容1．定义：电容器所带电荷量Q 与 U 的比值，定义式为 。

这是又一个采用 法定义的物理量。

A B？“电容器所带的电荷量”是指 一个极板所带电荷量的 。

2．物理意义：表示电容器 本领的物理量。

8．电容器的电容三维目标知识与技术1．知道什么是电容器及常见的电容器；2．知道电场能的概念，知道电容器充电和放电时的能量转换；3．理解电容器电容的概念及概念式，并能进行有关的计算；4．知道平行板电容器的电容与哪些因素有关，掌握平行板电容器电容的决定式，知道其中各项的含义，并能运用其讨论有关问题。

进程与方式结合实物观察与演示，在计算进程中理解掌握电容器的相关概念、性质。

情感态度与价值观1．体会电容器在实际生活中的普遍应用，培育学生探讨新事物的兴趣。

2．渗透了事物的本质是自身的因素，即内因决定，不由外因决定的观点。

电容器两极板带等量异种电荷，表现物理学中的对称美。

教学重点电容的概念、概念式及平行板电容器电容的决定式。

教学难点电容器的电容的计算与应用。

教学方式类比法、实验法、归纳法、讲练法。

教具准备静电计、平行板电容器、铁架台、电介质板、电容器示教板（上装各类电容器）、电容器的幻灯片、电池组。

课时安排1课时教学进程［新课导入］场强与电势有无直接关系？无直接关系。

E大，φ不必然大，E为零，φ不一定为零，反之亦然。

场强与电势差有无直接关系？有直接关系。

在匀强电场中，E＝Ud，d指沿场强方向间距离，仅适用于匀强电场。

匀强电场是最简单的电场，也是中学阶段用得最多的电场。

前面咱们知道两块平行金属板间的电场是匀强电场，今天咱们继续学习一种类似于平行金属板构造的元件──电容器。

［新课教学］一、电容器1．电容器电容器是一种重要的电学元件，有普遍的应用。

两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质──电介质（空气也是一种电介质），就组成一个最简单的电容器，叫做平行板电容器。

这两个金属板叫做电容器的极板。

实际上，任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电容器。

(出示电容器示教板，使学生仔细观察，找出电容器的一路点)任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体，组成一个电容器。

电容器能贮藏电量和能量，两个导体称为电容的两极。

下面以平行板电容器为例来学习有关电容器的一些大体知识。

第8节 电容器的电容 导学案【学习目标】1.知道什么是电容器，认识常用的电容器，感知电容器的充、放电现象；2.理解电容概念，掌握电容的定义公式、单位，并会应用定义式进行简单的计算；3.了解平行板电容器的电容公式，知道改变平行板电容器的电容大小的方法；4.体会物理学科常用方法：类比法、比值定义法、图象法、微元法、控制变量法；5.积极参与科学探究过程：仔细观察实验现象，认真思考、判断；6.课后完成实验——电容器所带电荷量与两极间电势差的关系，查找电容器在生活生产中的应用，特别是超级电容器，我国也在积极研发，它与化学电池比较有什么优缺点？通过这些活动增强学生的社会责任感。

【合作探究】一、电容器1．电容器构造：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．【自主学习】29页2－3段，完成《导学案》充、放电过程分析充电过程分析：充电电流→电源提供的电荷移动，堆积在极板上→板间电场增强→电势差、电场能增大；放电过程分析：放电电流→ 储存的电荷通过导线中和→板间电场 →电势差、电场能 。

二、电容1．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2．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。

3．定义式：UQC4．单位：法拉（F ）、微法（µF ）和皮法（pF ） 1F=106µF=1012pF 【实验】电容器容纳的电荷量与电势差的关系讨论分析电路工作原理：闭合开关时，电压传感器的示数有何意义? 。

断开开关时，电流传感器示数如何变化？是突变为0，还是逐渐减小为0？ 。

器材参考：可调直流电源0-5伏、双刀单掷开关、200欧电阻、50伏1000微法电容器、电压传感器20伏、电流传感器20毫安、数据采集器、朗威数字化信息系统实验室。

2 3 4 5数据处理：方案一、直接计算、比较Q/U 的大小；方案二、作出Q －U 图象。

三、平行板电容器的电容 1．平行板电容器的结构猜测影响平行板电容器电容大小的因素： 。

第8节电容器的电容一、电容器1.构造：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，组成一个电容器。

2.电容器的充电和放电(1)充电：把电容器的两个极板与电源的正负极相连，使两个极板上带上等量异号电荷的过程。

(2)放电：用导线把充电后的电容器的两个极板接通，两个极板上的电荷中和，电容器失去电荷的过程。

3.带电荷量：充电后一个极板所带电荷量的绝对值。

思考判断1.放电后的电容器电荷量为零，电容也为零。

(×)2.电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和。

(×)二、电容1.定义：电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电势差的比值。

2.公式：C＝Q U。

3.单位：在国际单位制中的单位是法拉，符号：F，1 F＝1 C/V。

常用的单位还有微法和皮法。

换算关系：1 F＝106μF＝1012 pF。

4.物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。

三、平行板电容器1.结构：由两块彼此绝缘、互相靠近的平行金属板组成，是最简单的，也是最基本的电容器。

2.决定因素：平行板电容器的电容与两平行极板正对面积S成正比，与电介质的相对介电常数εr成正比，与极板间距离d成反比。

3.表达式：C＝εr S4πkd。

式中k为静电力常量。

思考判断1.电容表示电容器容纳电荷的多少。

(×)2.电容器的电容与电容器所带电荷量成反比。

(×)3.公式C＝εr S4πkd可用来计算任何电容器的电容。

(×)4.将电介质插入平行板电容器时，电容器的电容将变小。

(×)5.任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体都能组成电容器，而且跟这两个导体是否带电无关。

(√)四、常用电容器1.分类(1)按电容是否可变分：可变电容器、固定电容器。

(2)按电介质分：空气电容器、聚苯乙烯电容器、陶瓷电容器、电解电容器等。

2.额定电压和击穿电压(1)额定电压：电容器能够正常工作时的电压。

(2)击穿电压：电介质被击穿时加在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，则电容器就会被损坏。