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- 2021-06-01 发布
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8 电容器的电容
学习目标
1.知道什么是电容器,认识常见的电容器,通过实验感知电容器的充、放电现象.
2.理解电容概念及其定义方法,掌握电容的定义公式、单位,并会用来进行有关的计算.
3.通过实验了解影响平行板电容器的电容与哪些因素有关,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.
自主探究
1.电容器的作用:电容器就是 的容器.
2.电容器的构造:由两个 、 的导体组成.
3.电容器的工作过程:充电:使电容器两个极板带上 的过程;放电:使电容器两极板上电荷 的过程.
4.电容的物理意义:电容是表示电容器 本领的物理量.
5.电容定义式: ,C与电容器是否带电、所装电荷量、两极板间电势差 ,而是由电容器 决定.
6.单位: (F),1 F= μF= pF.
7.平行板电容器电容的决定式: ,其中k为 ,d为 ,S为 ,εr为 (描述两导体间绝缘介质特性).
合作探究
【活动一】知道什么是电容器,认识常见的电容器,感知电容器的充、放电现象
1.请仔细阅读教材“电容器”的内容并观察拆开的一个电容器,完成以下问题:
构造:两个相距很近的 中间夹上一层 ,就组成一个最简单的电容器,叫做 .实际上,任何两个彼此 又 的导体,都可以看成一个电容器.
2.请观看演示实验,认识充放电过程的特点,完成以下问题:
充电: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,两个极板就分别带上了 电荷,这个过程叫充电.充电过程中由电源获得的 储存在电容器中.
放电:用 把充电后的电容器的两极板接通,两极板上的电荷中和,电容器又不带电了,这个过程叫放电.放电后, 转化为其他形式的能量.
【活动二】理解电容器的电容概念及其定义方法,掌握电容的定义公式、单位,并会用来进行有关的计算
请仔细阅读教材“电容”的内容,完成以下问题:
(1)定义:一个电容器所带的 与电容器两极间的 的比值,叫做电容器的电容.
(2)定义式:C= .
(3)物理意义:电容器的电容在数值上等于使两极板间的电势差为 时电容器要带的电荷量,需要电荷量多,表示电容器的电容 ,电容是表示电容器 的物理量.
(4)单位:国际单位制中,电容的单位是 ,简称 ,符号是 .常用的单位还有 、 .如果一个电容器带1C的电量,两极板间的电势差是1 V时,这个电容器的电容就是 .1 μF= F;1 pF= F.
特别提醒:电容器的电容大小是由本身的特性决定的,与极板间电势差、电容器带电荷量多少及带不带电荷无关.
【活动三】通过实验了解影响平行板电容器的电容与哪些因素有关,了解平行板电容器的电容公式,认识常见的电容器,知道改变平行板电容器的电容大小的方法
1.实验探究决定电容大小的因素:
实验1:保持极板上的电荷量Q不变,两极板间的距离d也不变,改变两个极板的正对面积S,观察 得知两极板间电势差的变化,判断电容C与正对面积S的关系.
实验2:保持Q、S不变,改变距离d,采用实验1的方法,判断C与d的关系.
实验3:保持Q、S、d都不变,在两极板间插入电介质,判断电介质的存在对电容C的影响.
电容决定式: .
2.请仔细阅读教材“平行板电容器的电容”的内容,完成以下问题:
平行板电容器的电容表达式C= ,式中各字母代表的物理量分别是 ;真空中的相对介电常数等于 ,所有介质的相对介电常数均 1.由静电计的指针偏转可推知两导体间 的大小.
3.仔细阅读教材“常用电容器”的内容,完成以下问题:
电容器在我们当今生活中随处可见,如电脑、电视机、收音机等几乎所有用电器中都有电容器.
(1)常用的电容器,从构造上看,可分为 和 两类.
(2)常见的固定电容器有 和 两种,其表示符号分别为 和 .教材上所给出的可变电容器是利用 的改变来改变电容大小的,其表示符号为 .
(3)击穿电压是指 .电容器上标出的额定电压一般 (选填“大于”或“小于”)击穿电压.
课堂检测
1.对于一个确定的电容器的电容正确的理解是( )
A.电容与带电量成正比
B.电容与电势差成反比
C.电容器带电荷量越大时,电容越大
D.对确定的电容器,极板带电荷量增加,两板间电势差必增加
2.关于电容器的电容,下列说法正确的是( )
A.电容器所带的电荷量越多,电容就越大
B.电容器两极板间电势差越高,电容就越大
C.电容器所带电荷量增加一倍,则两极间的电势差也一定增加一倍
D.电容表征电容器容纳电荷的本领的物理量
3.如图所示,是描述对给定的电容器充电时极板上带电量Q、极板间电势差U和电容C之间的关系的图象,其中正确的是( )
4.下列措施可以使电介质为空气的平行板电容器的电容变大的是( )
A.使两极板靠近些 B.增大两极板的正对面积
C.把两极板的距离拉开些 D.在两极板间放入云母
5.某电容C=20 pF,那么用国际单位表示,它的电容为 F.
6.两个电容器电荷量之比为2∶1,电势差之比为1∶2,则它们的电容之比为 .
7.如图所示,给电容器充电,静电计指针偏转一个角度.以下情况中静电计的指针偏角增大还是减小?
(1)把两板间的距离减小;
(2)把两板间的正对面积减小;
(3)在两板间插入相对介电常数较大的电介质.
8.拓展应用:电容式传感器是把非电物理量(如位移、速度、压力、温度、流量等)转换成易于测量、传输、处理的电学量(如电压、电流、电阻、电容等)的一种组件(非电物理量→传感器→电学物理量).电容式传感器是常见的一种,试分析图中的电容式传感器是测量 的电容式传感器,原理是
.
参考答案
自主探究
1.存储电荷
2.彼此绝缘 相距很近
3.等量异号电荷 中和
4.容纳电荷
5.C= 无关 本身结构
6.法拉 106 1012
7.C= 静电力常量 板间距离 两极板正对面积 相对介电常数
合作探究
【活动一】
1.金属板 绝缘物质 平行板电容器 靠近 绝缘
2.等量异号 电能 导线 电场能
【活动二】
(1)电荷量 电势差
(2)
(3)1 V 大 容纳电荷本领
(4)法拉 法 F μF pF 1F 10-6 10-12
【活动三】
1.静电计 C=
2. k:静电力常量;d:板间距离;S:两极板正对面积;εr:相对介电常数 1 大于 电势差
3.(1)固定电容器 可变电容器 (2)聚苯乙烯电容器 电解电容器 铝片正对面积 (3)加在电容器两极上的极限电压 小于
课堂检测
1.D 解析:C的大小与Q、U无关,由电容自身决定.
2.CD 解析:理解电容公式C=.
3.BCD 解析:C的大小与Q、U无关,C一定,Q与U成正比.
4.ABD 解析:由平行板电容器电容公式C=,知其与k、d、S、εr都有关系.
5.解析:单位制的换算,1 F=10-12 pF
答案:2×10-11
6.解析:根据公式C=代入求解.
答案:4∶1
7.解析:本题利用电容定义式C=和电容决定式C=共同分析.
答案:(1)减小 (2)增大 (3)减小
8.压力F 当待测压力F作用于可动膜片电极时,膜片发生形变,使极板间距离d发生变化,引起电容C发生变化.知道C的变化,就可以知道F的变化情况.
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