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1、第一章第一章 静电场静电场1.8电容器的电容电容器的电容高中物理选修3-1学学习习指指南南学习目标：学习目标：1.知道电容器的概念，认识常见的电容器知道电容器的概念，认识常见的电容器2.理理解解电电容容器器电电容容的的概概念念及及其其定定义义式式C=Q/U，并并能能用来进行有关的计算。用来进行有关的计算。3.掌掌握握平平行行板板电电容容器器电电容容的的决决定定式式，并并能能用用其其讨讨论论问题问题 学习重点：学习重点：电容器电容的概念电容器电容的概念学习难点：学习难点：1、电容器电容的概念、电容器电容的概念 2、影响平行板电容器的电容大小的因素、影响平行板电容器的电容大小的因素电电容容器器电电
2、容容器器电电容容器器电电容容器器1 1、定义、定义 两个彼此绝缘又相互靠近的导体，两个彼此绝缘又相互靠近的导体，就构成了电容器。就构成了电容器。2 2、电容器的带电量、电容器的带电量 每个极板带电量的绝对值每个极板带电量的绝对值一、电容器一、电容器 .定义：定义：任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体，组任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体，组成一个电容器。成一个电容器。.电容器的充、放电电容器的充、放电 QQE U充电：充电：电容器两板分别接在电池电容器两板分别接在电池两端，两板带上等量异种两端，两板带上等量异种电荷的过程。电荷的过程。电源能量电源能量电场能电场能 放电：放电：电源能量电源能量电场能电
3、场能 充了电的电容器的两板用导线相充了电的电容器的两板用导线相连，使两板上正、负电荷中和的连，使两板上正、负电荷中和的过程。过程。电场能电场能其他形式能其他形式能 说说明明：1.在充、放电过程中在充、放电过程中有电流产生；有电流产生；2.电容器所带电荷量：电容器所带电荷量：每个极板所带电荷量每个极板所带电荷量的绝对值。的绝对值。举例：圆柱型水杯容器的储水问题举例：圆柱型水杯容器的储水问题:hhABC1.水位每升高h，试比较A、B、C的储水量2.2.哪个储水本领大？哪个储水本领大？如何反映其储水本领？二二、电电容容1、定义、定义:电容器所带电量电容器所带电量Q与电容器两极板与电容器两极板间的电势
4、差间的电势差U的比值，叫电容器的电容的比值，叫电容器的电容。符号：C2、定义式：、定义式：Q指每一个极板带电量绝对值指每一个极板带电量绝对值,U表示电容器表示电容器两板的电势差两板的电势差电压。电压。电容在数值上等于把电容器两极间的电势差电容在数值上等于把电容器两极间的电势差增加增加1V时所需的电荷量。时所需的电荷量。理解理解:电容与电容与Q、U无关，由电容器本身决定。无关，由电容器本身决定。电电容容器器的的Q|U图图象象U/VQ/CUQ1C1C2Q2C=Q/UC=Q/U二二、电电容容3 3、单位、单位 国际单位：法拉法国际单位：法拉法(F),1F=1C/V 常用单位：微法常用单位：微法(F)
5、;皮法皮法(pF)4 4、物理意义、物理意义 电容是一个反映电容器容纳电荷本电容是一个反映电容器容纳电荷本领大小的物理量。领大小的物理量。4.注意注意(1)(1)从从C=Q/U Q=CUQ=CU可知可知:对不同的电容对不同的电容,U,U一定一定,C,C大大,Q,Q也大也大.说明电容是表征电容器容纳电荷本领说明电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量的物理量.(2)C=Q/U,不能认为不能认为C与与Q成正比成正比,与与U成反比成反比.电电容是反映电容器本身的一种特性容是反映电容器本身的一种特性,与与Q,U无关无关.(3)对电容器两端的电势差对电容器两端的电势差U不能超过某一限度不能超过某一限度.超过
6、这个限度超过这个限度,电容器中的电介质被击穿电容器中的电介质被击穿,电容电容器损坏器损坏,这个电压叫击穿电压这个电压叫击穿电压.如如“250V,22F”+静电计 静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量导体间的电势差，从指针的偏转角度就可以知道两个导体间的电势差。在在Q Q和和S S不变时，不变时，d d减小，减小，U U减小。由减小。由C=Q/UC=Q/U知：知：C C增大。增大。三三、平平行行板板电电容容器器的的电电容容+静电计 在在Q Q和和d d不变时，不变时，S S越小，越小，U U越越大。由大。由C=Q/UC=Q/U可知：可知：C C越小。越小。三三、平平行行板板电电容容器器的的电
7、电容容+静电计 在在Q Q、d d和和S S不变时，插入不变时，插入电介质（电介质（r r增大），增大），U U减小。由减小。由C=Q/UC=Q/U知：知：C C增大。增大。三三、平平行行板板电电容容器器的的电电容容三三、平平行行板板电电容容器器的的电电容容实验结论：实验结论：实验结论：实验结论：平行板电容器的电容平行板电容器的电容平行板电容器的电容平行板电容器的电容C C C C跟相对介电常量跟相对介电常量跟相对介电常量跟相对介电常量成正比，跟极板正对面积成正比，跟极板正对面积成正比，跟极板正对面积成正比，跟极板正对面积S S S S成正比，跟极板间的距离成正比，跟极板间的距离成正比，跟极板
8、间的距离成正比，跟极板间的距离d d d d成反比。成反比。成反比。成反比。公式：公式：公式：公式：总结总结:1.平行板电容器的平行板电容器的电容电容跟介电常数跟介电常数成正比成正比,跟跟正对面积正对面积s成正比成正比,跟极板的距离跟极板的距离d成反比成反比2.公式公式(是决定式是决定式,适用于平行板电容器适用于平行板电容器)3.思考与讨论思考与讨论(1)电容器充电后电容器充电后保持和电源连接保持和电源连接U不变不变C减小减小d增大增大E=U/d减小减小Q=UCQ=UC减小减小减小减小C C增大增大增大增大Q=CUQ=CU增大增大增大增大s增大增大E=U/dE=U/d不变不变不变不变(2)电容
9、器充电后电容器充电后断开和电源连接断开和电源连接Q不变不变d d增大增大增大增大C C减小减小减小减小U=Q/CU=Q/C增大增大增大增大E=U/dE=U/d不变不变不变不变s s增大增大增大增大C C增大增大增大增大U=Q/CU=Q/C减小减小减小减小E=U/dE=U/d减小减小减小减小四四、常常见见电电容容器器1 1、种类、种类 四四四四、常常常常见见见见电电电电容容容容器器器器2 2 2 2、击穿电压和额定电压、击穿电压和额定电压、击穿电压和额定电压、击穿电压和额定电压3 3 3 3、应用、应用、应用、应用合合作作探探究究【例例1 1】平平行行板板电电容容器器所所带带的的电电荷荷量量为为
10、Q Q4 41010-8-8C C，电电容容器器 两两 板板 间间 的的 电电 压压 为为 U U 2V2V，则则 该该 电电 容容 器器 的的 电电 容容 为为 ；如如果果将将其其放放电电，使使其其所所带带电电荷荷量量为为原原来来的的一一半半，则则两两板板间间的的电电压压为为 ，两两板板间间电电场场强强度度变变为为原原来来的的 倍倍，此此时时平平行行板板电电容容器器的的电电容容为为 。210-8F2v0.5210-8F合合作作探探究究【例例2 2】如如图图电电路路中中，A A、B B为为两两块块竖竖直直放放置置的的金金属属板板，G G是是一一只只静静电电计计，开开关关S S合合上上时时，静静
11、电电计计张张开开一一个个角角度度，下下述情况中可使指述情况中可使指针张针张角增大的是角增大的是()A A、合上、合上S S，使，使A A、B B两板靠近一些两板靠近一些B B、合上、合上S S，使，使A A、B B正正对对面面积错积错开一些开一些C C、断开、断开S S，使，使A A、B B间间距增大一些距增大一些D D、断开、断开S S，使，使A A、B B正正对对面面积错积错开一些开一些CD合合作作探探究究【例例3】一一平平行行板板电电容容器器充充电电后后与与电电源源断断开开，负负极极板板接接地地。两两板板间间有有一一个个正正电电荷荷固固定定在在P点点，如如图图所所示示，以以E表表示示两两
12、板板间间的的场场强强，U表表示示电电容容器器两两板板间间的的电电压压，W表表示示正正电电荷荷在在P点点的的电电势势能能，若若保保持持负负极极板板不不动动，将将正正极极板板向向下下移移到到图图示的虚示的虚线线位置位置则则：（：（）A、U变变小，小，E不不变变 B、E变变小，小，W不不变变C、U变变小，小，W不不变变 D、U不不变变，W不不变变AC合合作作探探究究【例例4 4】置置于于真真空空中中的的两两块块带带电电的的金金属属板板，相相距距1cm，面面积积均均为为10cm2，带带电电量量分分别别为为Q1=210-8C，Q2=-210-8C，若若在在两两板板之之间间的的中中点点放放一一个个电电量量
13、q=510-9C的的点点电电荷荷，求金属板求金属板对对点点电电荷的作用力是多大？荷的作用力是多大？合合作作探探究究【例例5 5】A A，B B两两块块平平行行带带电电金金属属板板，A A板板带带负负电电，B B板板带带正正电电，并并与与大大地地相相连连接接，P P为为两两板板间间一一点点。若若将将一一块块玻玻璃璃板板插入插入A A，B B两板两板间间，则则P P点点电势电势将怎将怎样变样变化。化。巩巩固固与与练练习习1、一一个个平平行行板板电电容容器器，当当其其电电荷荷量量增增加加Q=1.010-6C时时，两两 板板间间的的电电 压压升升 高高U=10V，则则此此电电容容 器器 的的电电容容C
14、=F。若两板。若两板间电压为间电压为35V，此，此时该电时该电容容器器带电带电荷量荷量为为 Q=C。C1.010-73.510-6巩巩固固与与练练习习2、某、某电电容器上容器上标标有有“1.5F，9V”，则该电则该电容器（容器（）A、所、所带电带电荷量不能超荷量不能超过过1.510-6C；B、所、所带电带电荷量不能超荷量不能超过过1.3510-5C；C、所加的、所加的电压电压不不应应超超过过9V；D、该电该电容器的容器的击击穿穿电压为电压为9V。C巩巩固固与与练练习习3、右右图图所所示示，是是一一个个由由电电池池、电电阻阻R与与平平行行板板电电容容器器组组成成的的串串联联电电路路，在在增增大大
15、电电容容器器两两极极板板间间距距离离的的过过程程中中（）A、电电容器的容器的电电容容变变小；小；B、电电阻阻R中没有中没有电电流；流；C、电电阻阻R中有从中有从a流向流向b的的电电流；流；D、电电阻阻R中有从中有从b流向流向a的的电电流；流；ACabRAB巩巩固固与与练练习习4、右右图图所所示示，平平行行板板电电容容器器连连接接在在电电路路中中并并水水平平放放置置，闭闭合合开开关关S，使使电电容容器器充充电电后后，有有一一带带电电液液滴滴恰恰好好静静止止在在两两板板间间。关关于于液液滴滴的的运运动动情情况况，下下列列说说法法正正确确的的是是（）A、不不断断电电源源，当当两两极极板板错错开开使使正正对对面面积积减减小小时时，液液滴滴向向下运下运动动；B、不断、不断电电源，当两极板源，当两极板间间距离增大距离增大时时，液滴向下运，液滴向下运动动；C、断断开开电电源源，当当两两极极板板错错开开使使正正对对面面积积减减小小时时，液液滴滴向向下运下运动动；D、断开、断开电电源，当两极板源，当两极板间间距离减小距离减小时时，液滴向下运，液滴向下运动动。BPS