1.8电容器的电容导学案
班级姓名
学习目标
1.知道什么是电容器,了解常用的电容器。
2.知道电场能的概念,知道电容器充电和放电时能量的转化。
3.理解电容器电容的概念及其定义式C=,并能用来进行有关的计算。
4.通过实验了解影响平行板电容器电容大小的因素,知道平行板电容器电容公式C=,知道改变平行板电容器的电容大
小的方法。
一 1.电容器
距很近的导体都可以看成一个电容器。
(2)把电容器两极板分别与电源正负极相连,使两极板分别带上等量的异号电荷的过程叫作充电。充电过程中由电源获得的电能储存在电容器中。
(3)用导线连接充电后的电容器的两极板,两极板上的电荷中和的过程叫作放电,放电过程中电场能转化为其他形式的能量。
2.电容
(1)电容器所带的电荷量与两极板间的电势差的比值叫作电容器的电容,用公式表示为C=。
(2)一个电容器的电容是个常量,它表征了电容器储存电荷的特性。
(3)在国际单位制中,电容的单位是法拉,简称法,符号F,实际中常用的电容单位还有微法、皮法。
(4)理论和实验表明,影响一个电容器的电容大小的因素有夹在极板之间的电介质、两极板的正对面积和两极板之间的
距离,这个关系用公式表示为C=,式中εr是一个常数,称为电介质的相对介电常数。
3.常见电容器
(1)可变电容器通过转动动片,使两组铝片的正对面积发生变化来改变电容。
(2)加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度,这个极限电压叫作击穿电压。电容器外壳上标示的是额定电压,这个数值比击穿电压要低。
二主题1:认识电容器
阅读教材中“电容器”标题下的内容,回答下面的问题。
(1)电容器的主要作用是什么?
(2)说说平行板电容器的基本构造。电容器两极板上的电荷分布在哪里?什么是电容器的电荷量?板间电场强度有哪些特征?
(3)电容器是如何充放电的?充放电过程中电流方向、电容器的电荷量、板间电压、板间电场强度各发生怎样的变化?怎样从能量的角度理解电容器的充电和放电?
主题2:电容器的电容
阅读教材中“电容”部分的内容,回答下列问题。
(1)为什么把电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值定义为电容器的电容C?为什么不直接用电容器所
带电荷量Q来表示电容器容纳电荷的本领?
(2)图示是一个横截面积为S的圆柱形容器,容器内水的体积V与盛水的深度H之间有什么关系?能不能说横截面积S越大,容器盛水量V就越多?横截面积S反映了容器的什么本领?如果把电容器容纳电荷与此容器容纳水作类比,那么电容器的电容C 与容器的哪一个量类似?
主题3:探究影响平行板电容器电容的因素
问题:阅读教材中“平行板电容器的电容”部分的内容,回答下列问题。
(1)在研究“影响平行板电容器电容的因素”实验中是否直接测量了两板间的电势差U?本实验通过观察什么来比较电势差
的变化?
(2)本实验并没有直接定量计算电容器的电容C,实验中又是如何知道电容C的变化的?
(3)电容器的电容与多个因素有关,实验中如何研究各个因素单独对电容的影响?本实验能否得出各个因素对电容的定量
影响?
主题4:电容概念的建立
(1)阅读教材中的相关内容,将电容器与教材图1.8-3(不同容器,使其中的水位升高 1 cm,所需的水量是不同的)中盛水容器进行类比,说说你对电容器电容的理解,归纳总结电容器电容的物理意义,写出电容的单位及它们之间的换算关系。
(2)电容的定义式为C=,怎样理解这三个量之间的关系?某一电容器的是否变化?为什么电容的定义式又可写作C=?
(3)阅读教材中的相关内容,谈一谈电容器使用过程中需要注意的问题。击穿电压是不是额定电压?如图所示的电容器的电容是多少?图中的电压值是指什么电压?
三 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的能力
B.电容器的电容与它所带的电荷量成正比
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,1 μF=103 pF
2.如图所示,平行板电容器的电容为C,极板带电荷量为Q,极板间距为d。今在两极板间的正中央放一带电荷量为q的点电荷,则它所受到的静电力大小为()。
A.k
B.k
C.
D.
3.一个两极板间充满空气的平行板电容器,极板间距离为d,正对面积为S,充以电荷量Q后,两极板间电势差为U。为使电容器的电容加倍,可采用的办法是()。
A.将电势差变为
B.将带电荷量变为2Q
C.将极板正对面积变为2S
D.将两板间充满介电常数为2εr的电介质
4.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时电流
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少
四 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3×10-4 C,于是两板间电压降为原来的,则此电容器的电容是μF,电容器原来所带的电荷量是C;若把电容器极板上的电荷量全部放掉,电容器的电容是
μF。
2.如图所示,平行板电容器与电压为U的直流电源(内阻不计)连接,下极板接地。一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离,则()。
A.带点油滴将沿竖直方向向上运动
B.P点的电势将降低
C.带点油滴的电势能将减少
D.若电容器的电容减小,则极板带电荷量将增大
3.在观察油滴在水平放置的真空充电平行板电容器中运动的实验中,原有一油滴静止在电容器中,给电容器再充上一些电荷量ΔQ1后,油滴开始向上运动,经t时间,电容器突然放电失去一部分电荷量ΔQ2,又经t时间后,油滴回到原处。假设油滴在运动过程中没有失去电荷,试求电容器失去电荷量ΔQ2和充上电荷量ΔQ1之比。
