改变正 对面积 改变电 介质 改变极板 间距 改变极 板材料 增大 减小 不放电介质 插入其他 电介质材料 增大 减小 用铜板 用铝板 综述:精确的实验进一步表明,平行板电容器的电容与极板的正对面积S成正比、与两极板间的距离d 成反比,与介质的介电常数成正比。
得平行板电容器的决定式:
r
真空 C=4π????,介质C=4π????。
??????
讨论:公式C=与C=
??
????r??
有何区别? 4π????
答案 前者是电容的定义式,后者是平行板电容器电容的决定式。
两个公式的比较,既是对本节课学生自主探究效果的检测,又进一步突显了主干知识结构。 5. 常用电容器
(1) 常用电容器有哪些?
答案 固定电容器和可变电容器。 (2) 可变电容器是如何来改变电容的?
答案 一般是通过改变正对面积来改变电容的。
(3) 什么是电容器的击穿电压和额定电压?两者有何关系? 答案 击穿电压大于额定电压。
【例题1】 关于电容,下列说法中正确的是( )
A. 电容器的电容越大,带的电荷量越多
B. 电容器的电容是表示电容器升高单位电势差所能容纳电荷量的多少
C. 根据C=??可知,电容器的电容跟电容器的电荷量成正比,跟它两极板间的电势差成反比 D. 在击穿电压以下,无论电容器的电荷量如何,它所带的电荷量与电势差的比值是不变的 答案 D
【例题2】 若连接着电池组的电容器的两极板靠近时,则( )
A. 电容器的电容C变大
B. 电容器极板的带电荷量Q变小 C. 电容器两极板间的电势差变小 D. 电容器两极板间电场强度E不变 答案 A
??
【例题3】 如图所示,电源电压恒定,则接通开关S的瞬间,通过电阻R的电流方向是从
到 ;平行板电容器充电稳定后,在将两极板间距离增大的过程中,通过R的电流方向是从 到 ;如果电容器充电平衡后,先断开S,再将两极板间距离增大,在此过程中,R上 (填“有”或“无”)电流通过。
解析 电容器在充、放电过程中,电路中将有电流,电流方向即为正电荷的定向移动方向。在接通S瞬间,电容器被充电,上极板带正电,下极板带负电,故电流方向由A到B;稳定后,将两极
板间距离增大,根据C∝??,电容减小,电容器带电荷量Q=CU,因为U不变,所以电荷量Q减少,即电流方向由B到A;将开关断开后,因为电容器带电荷量不变,所以无论如何调节两极板间距离,均无电流通过。
答案 A B B A 无
-3
【例题4】 一个电容器当它两极板间电压由10 V增加到30 V,需要给它补充电荷量6.0×10 C,那么这个电容器的电容是多大?当电容器两极板间电压为10 V时,每个极板上带电荷量为多少?
答案 C=Δ??=3×10 F,Q=CU=3×10 C。 本课小结(见学生用书课堂本第23页) 两个基本概念:
电容器:两个相隔很近且彼此绝缘的导体,组成一个电容器。 电容:表示电容器容纳电荷本领的物理量。 两个基本公式:
r
定义式:C=??,决定式:C=4π????。
????
Δ??
-4-3
??????
两个基本过程:充电和放电过程。 两种电压:额定电压和击穿电压。
两类电容器:固定电容器和可变电容器。
第11课时 习 题 课
高效课堂
互动探究(见学生用书课堂本第24页) 1. 电容器的工作状态
问题1:如图甲所示的充电过程——充电电流方向如何?
答案 从电容器的负极板经过电源到正极板。
甲 乙
问题2:如图乙所示的放电过程——放电电流方向如何? 答案 从电容器的正极板经过电阻到负极板。 2. 电容
① 定义:电容器所带电荷量与两极板间的电势差的比值。
② 定义式:C=??或C=Δ??。
③ 物理意义:表示电容器容纳电荷本领的物理量。 3. 平行板电容器的动态分析 (1) 分析内容:S、d、εC、Q、E、U。 (2) 分析顺序如何?
步骤如下:① S、d、ε的变化。 ② 由C=4π????判断C的变化。 ③ 由C=判断Q、U的变化。
④ 最后判断E的变化,其依据为:E=??或E=(3) 常见两种情况:
① 平行板电容器充电后,继续保持电容器两极板与电池两极相连接,电容器的d、S、ε变化,将引起电容器的C、Q、U、E怎样变化?
答案 这类问题由于电容器始终连接在电池上,因此两板间的电压保持不变,可根据下列几式讨论C、Q、E的变化情况。 C=
????????????????????1
∝,Q=UC=∝,E=∝。 4π??????4π??????????
??
4π????
。 ????
??
??????
??Δ??
② 平行板电容器充电后,切断与电池的连接,电容器的d、S、ε变化,将引起电容器的C、Q、U、E怎样变化?
答案 这类问题由于电容器充电后,切断与电池的连接,使电容器的带电荷量保持不变,可根据下列几式讨论C、U、E的变化情况。 C=4π????∝??,U=??=E=??=
????
????
??4π????????
∝, ????????
??4??π??1
∝。 ????????
【例题1】 下列关于电容的说法中,正确的是( ) A. 电容器简称电容
B. 电容器A的电容比B的大,说明A所带的电荷量比B多
C. 电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器所带的电荷量
D. 由公式C=??知,电容器的电容与电容器两极板间的电压成反比,与电容器所带的电荷量成正比 答案 C
??
【例题2】 如图所示,平行放置的金属板A、B组成一平行板电容器,分析在以下情况中电容器的电容C、两极板间的电势差U、带电荷量Q、板间的场强E的变化情况:
① 闭合开关,使A板向上平移拉开一些; ② 闭合开关,使A板向右平移拉开一些; ③ 闭合开关,在A、B间插入电介质; ④ 断开开关,使A板向上平移拉开一些; ⑤ 断开开关,使A板向右平移拉开一些; ⑥ 断开开关,在A、B间插入电介质。
答案 ① C减小,U不变,Q减小,E变小; ② C减小,U不变,Q减小,E不变; ③ C增大,U不变,Q增大,E不变; ④ C减小,U增大,Q不变,E不变; ⑤ C减小,U增大,Q不变,E变大; ⑥ C增大,U减小,Q不变,E变小。
【例题3】 在研究平行板电容器电容的实验中,电容器的A、B两极板带有等量异种电荷,A板与静电计连接,如图所示。实验中可能观察到的现象是( )
A. 增大A、B板间的距离,静电计指针张角变小
B. 减小A、B板间的距离,静电计指针张角变小
C. 把B板向上平移,减小A、B板的正对面积,静电计指针张角变小 D. 在A、B板间放入一介质板,静电计指针张角变小 答案 BD
-9
【例题4】 电容为 5.0×10 F的空气平行板电容器,极板间的距离为1.0 cm,电荷量为
-7
6.0×10 C。求:
(1) 电容器的电压。
(2) 两极板间的电场强度。
(3) 若电压或电荷量发生变化,这个电容器的电容有无变化? 答案 (1) 两极板间的电压为
??6.0×10-72U=??= V=1.2×10 V。
5.0×10-9
(2) 两极板间的电场强度为
??1.2×1024E== V/m=1.2×10 V/m。 ??1.0×10-2
(3) 电容器的电容没有发生变化。
【例题5】 如图所示,两块较大的金属板A、B相距d,平行放置并与一电源相连。S闭合后,两极板间恰有一质量为m、带电荷量为q的油滴处于静止状态。下列说法中正确的是( )
A. 若将上板A向左平移一小段位移,则油滴向下加速运动,G中有a→b的电流 B. 若将上板A向上平移一小段位移,则油滴向下加速运动,G中有b→a的电流 C. 若将上板A向下平移一小段位移,则油滴向上加速运动,G中有b→a的电流 D. 若将S断开,则油滴将做自由落体运动,G中无电流通过 答案 B
本课小结(见学生用书课堂本第25页)
1. 熟练掌握电容概念,灵活应用定义式:C=??或C=Δ??和决定式C=4π????分析和解决有关电容的一些问题。
2. 学会解决平行板电容器定电压和定电荷量问题,并掌握了平行板电容器动态变化问题的分析程序。
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Δ??
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第12课时 带电粒子在电场中的运动
高效课堂
情景创设
带电粒子处于匀强电场中时,在只受电场力作用下,会出现哪些运动情形?会不会处于静止状态?
是匀速运动还是变速运动? 是直线运动还是曲线运动?
是否一定是匀变速运动?为什么?