第8节学案.doc

1.8电容器的电容
【学习目标】
1.知道电容器的概念和平行板电容器的主要构造.
2.理解电容的概念及其定义式和决定式.
3.掌握平行板电容器电容的决定式，并能用其讨论有关问题．
重点：电容器的工作过程及其定义式和决定式；
难点：电容器的工作过程及其定义式和决定式。
【知识预习】
一、电容器
1．在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质——(空气也是一种电介质)，就组成一个最简单的电容器，叫做。
2．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等量的电荷，这个过程叫做。用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷，电容器又不带电了，这个过程叫做。
二、电容
电容器所带的Q与电容器两极板间的U的比值，叫做电容器的，公式，单位是法拉，符号是F,1F＝1C/V,1F＝106μF＝1012pF.电容是表示的特性的物理量。
三、平行板电容器的电容
平行板电容器的电容C与极板的正对面积S成，跟两极板间的距离d成，公式表达式为C＝，式中k为静电力常量，εr是一个常数，与电介质的性质有关，称为电介质的。
四、常见电容器
1．常见的电容器，从构造上看，可以分为和两类。
2．加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压称为。电容器外壳上标的是工作电压，或称，这个数值比击穿电压低。
【课堂探究与小组合作】
一、电容器电容
[问题设计]
照相机的闪光灯是通过电容供电的，拍照前先对电容器充电，拍照时电容器瞬间放电，闪光灯发出耀眼的白光．拍照前、后的充电过程和放电过程，能量发生怎样的变化？

[要点提炼]
1．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．
2．电容器的电容在数值上等于两极板间每升高(或降低)单位电压时增加(或减少)的电荷量．
C＝eq\f(Q,U)＝eq\f(ΔQ,ΔU)，对任何电容器都适用．Q为电容器的带电荷量，是其中一个极板上带电荷量的绝对值．
[延伸思考]是否可以根据C＝eq\f(Q,U)认为，电容器的电容与电容器所带电荷量成正比，与电容器两极板间的电势差成反比？

二、平行板电容器的电容
[问题设计]
平行板电容器由两块平行放置的金属板组成．利用平行板电容器进行如下实验：
(1)如图1所示，保持Q和d不变，增大(或减少)两极板的正对面积S，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C＝eq\f(Q,U)，分析电容C的变化．

图1
(2)

图2
如图2所示，保持Q和S不变，增大(或减小)两极板间的距离d，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C＝eq\f(Q,U)，分析电容C的变化．
(3)如图3所示，保持Q、S、d不变，插入电介质，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C＝eq\f(Q,U)，分析电容C的变化．

图3

[要点提炼]
1．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，其表达式为C＝eq\f(εrS,4πkd)，两板间为真空时相对介电常数εr＝1，其他任何电介质的相对介电常数εr都大于1.
2．C＝eq\f(Q,U)适用于所有电容器；C＝eq\f(εrS,4πkd)仅适用于平行板电容器．
三、平行板电容器的动态分析
[问题设计]
1．如图4所示，电容器充电后保持和电源相连，此时电容器两极板间的电压不变．

图4
(1)当两极板的正对面积S增大时，电容器的C、Q、E如何变化？
(2)当两极板间距d增大时，电容器的C、Q、E如何变化？

2．在图4中，电容器充电后和电源断开，此时电容器的带电荷量不变．
(1)当两极板的正对面积增大时，电容器的C、U、E将如何变化？
(2)当两极板间距d增大时，电容器的C、U、E将如何变化？

[要点提炼]
1．分析方法：抓住不变量，分析变化量．其理论依据是：
(1)电容器电容的定义式C＝eq\f(Q,U)；
(2)平行板电容器内部是匀强电场，E＝eq\f(U,d)；
(3)平行板电容器电容的决定式C＝eq\f(εrS,4πkd).
2．两种典型题型
(1)电压不变时：若电容器始终与电源相连，这时电容器两极板间的电压是不变的，以此不变量出发可讨论其他量的变化情况．
(2)电荷量不变时：若电容器在充电后与电源断开，这时电容器两极板上的电荷量保持不变，在此基础上讨论其他量的变化．
【典型例题】
一、对电容的理解
例1有一充电的电容器，两板间的电压为3V，所带电荷量为4.5×10－4C，此电容器的电容是多少？将电容器的电压降为2V，电容器的电容是多少？所带电荷量是多少？

二、平行板电容器的电容
例2对于水平放置的