2018-物理选修3-1粤教版全程导学笔记第一章电场第七节~第八节.docx

第七节了解电容器

第八节静电与新技术

[学习目标]1.了解电容器的基本结构，认识常见的电容器及其应用.2.了解电容器的充放电过程.3.理解电容器、电容的概念和决定电容的因素.4.了解静电的危害，知道静电利用的原理．

一、电容器及电容

[导学探究](1)把电容器的两个极板分别与电源两极相连，对电容器进行充电，该过程中能量是如何转化的？当把电容器两极相接，对电容器进行放电，该过程中能量是如何转化的？

(2)当电容器的带电荷量增加时，电容器两极板间的电势差如何变化？带电荷量Q和板间电势差U的比值是否发生变化？

答案(1)充电过程中电源内的化学能转化为电容器内的电场能；放电过程中电容器的电场能转化为电路的内能．

(2)增大不变

[知识梳理]

1．电容器

储存电荷和电能的装置．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．电容器的充放电

(1)充电：把电容器的两极板分别与电池组的两极相连，两个极板分别带上等量的异号电荷的过程，充电过程中，从电源获得的电能储存在电容器中．

(2)放电：用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷中和的过程，放电过程中，电场能转化为其他形式的能量．

3．电容

(1)定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值．

(2)公式C＝eq\f(Q,U)，其中Q指一个极板上所带电荷量的绝对值．

(3)单位：法拉，符号是F,1F＝1C/V,1F＝106μF＝1012pF.

4．说明

(1)电容是表示电容器储存电荷本领的物理量，只决定于电容器本身，而与Q、U无关；

(2)C＝eq\f(Q,U)是电容的定义式，对任何电容器都适用；

(3)C＝eq\f(Q,U)＝eq\f(ΔQ,ΔU)，电容器的电容在数值上等于两极板上每升高(或降低)单位电压时增加(或减少)的电荷量．

二、决定电容的因素

[导学探究]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，减小两极板的正对面积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)如图2所示，保持Q和S不变，增大两极板间的距离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．

图2

(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

答案(1)实验结论：S减小，电势差U增大，电容C减小．

(2)实验结论：d增大，电势差U增大，电容C减小．

(3)实验结论：插入电介质，电势差U减小，电容C增大．

[知识梳理]

1．平行板电容器

(1)构成：由两个彼此绝缘又相互靠近的平行金属板组成．

(2)电容的决定因素

电容与两板正对面积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．

(3)表达式C＝eq\f(εrS,4πkd)，εr为相对介电常数，真空时εr＝1.其他电介质时εr＞1.

提醒：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．

2．电容器的两个性能指标

(1)一个是它的电容量；

(2)另一个是它的耐压能力，耐压值表示电容器正常使用时两个电极间所能承受的最大电压．

三、静电与新技术

[知识梳理]

1．静电除尘的原理

先使空气中的尘埃带上负电，并在电场力的作用下被吸附到金属线上，当尘埃累积到一定程度时，可以在重力的作用下落入漏斗中，实现了除尘的作用．

2．静电的危害与防止

静电产生危害的必要条件是积累足够多的静电荷，因此，防止静电危害的基本原则是：控制静电的产生和把产生的静电迅速移走以避免静电的积累．常用方法有静电接地、增加湿度、非导电材料的抗静电处理等．

[即学即用]

1．判断下列说法的正误．

(1)电容器的电容跟它两极板间所加电压成反比．(×)

(2)电容器的电容越大，所带电荷量就越多．(×)

(3)对于确定的电容器，它所充的电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变．(√)

(4)将平行板电容器两极板的间距加大，电容将增大．(×)

(5)将平行板电容器两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小．(√)

(6)在平行板电容器极板间插入电介质，电容将增大．(√)

2．某平行板电容器充电后所带电荷量为Q＝2×10－6C，两板间的电压U＝4V，则该电容器的电容为__________F，若只将该电容器的板间距离增大，电容器的电容将________，若只将两极板错开，使极板正对面积减小，电容器的电容将________．

答案5×10－7减小减小

一、对电容器、电容的理解

1．电容由电容器本