第七节了解电容器第八节静电与新技术.ppt

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1、第七节 了解电容器 第八节 静电与新技术,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或决定式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4知道静电的危害，能正确利用静电知识,重点难点：关于电容器两类典型问题的讨论易错问题：对定义式C 的理解，有的同学错误地理解为C与Q成正比，与U成反比,一、电容器及电容器的充放电1基本结构：由两个彼此 又相互 的导体组成了一个电容器,绝缘,靠近,2电容器的充放电(1)充电：把电容器的两个极板分别和电源的两极相连使两极板分别带上 电荷的过程(2)放电：把电容器的两个极板相连，两极板上的电荷互相 ，使电容器两极板上的电荷

2、发生 的过程,等量异种,吸引,中和,3电场能：充电后的电容器因为两极板上有电荷，所以存在 ，而使电容器具有的能4额定电压和击穿电压(1)额定电压：电容器长期工作时所能承受的 电压(2)击穿电压：把电容器的两极板击穿而使电容器损坏的 电压,电场,最大,最小,说明电容器的带电荷量是指电容器一个极板所带电荷量的绝对值，而不是指两个极板所带电荷量的绝对值之和,二、电容器的电容1定义：电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的 叫做电容器的电容公式： .2物理意义：电容是表示电容器容纳 本领大小的物理量，数值上等于使两极间的电势差为 时，表示电容器需要带的电荷量,比值,电荷,1 V,3单位：法，符号

3、F，还有微法(F)和皮法(pF)关系：1 F106 F1012 pF.4电容器的电容值仅由电容器的结构决定，与所带电荷量Q或所加电压U ,无关,三、决定电容的因素1实验探究(1)如图171所示，保持Q和d不变，极板正对面积S越小，电势差U ，表示电容C ,图171,越大,越小,(2)如图172所示，保持Q和S不变，d越大，电势差U ，表示电容C ,图172,越大,越小,(3)如图173所示，保持Q、S不变，插入介质后，电势差U ，表示电容C ,减小,增大,图173,2平行板电容器的电容C跟介电常数成 ，跟极板正对面积S成 ，跟极板间的距离d成 公式： ，当极板间为真空时， .,正比,正比,反比

4、,四、静电的利用及防止静电的危害1静电的利用静电在技术上有很多的应用，如激光打印、喷墨打印、静电除尘、静电复印等利用静电进行除尘的最大特点是，先使空气中的尘埃带上 ，并在电场力的作用下被吸附到 上，当尘埃累计到一定程度时，可以在 的作用下落入漏斗中，实现了除尘的作用,静电,金属圆筒,重力,2防止静电的危害静电产生危害的必要条件是积累 的静电荷，因此，防止静电危害的方法是： 和 以避免静电的积累在油罐车的尾部常拖有一根铁链，其作用是将静电 大地,足够多,控制静电的产生,把产生的静电迅速引走,导入,1有一充电的平行板电容器，两极板间电压为3 V，先使它的电荷量减少3104 C，于是电容器两板间的电

5、压降为原来的 ，此电容器的电容是多大，电容器原来的带电荷量是多少库仑？若电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容是多大？,电容器原来的带电荷量为Q，则QCU1.51043 C4.5104 C电容器的电容是由本身结构决定的，与是否带电无关，所以电容器放掉全部电荷后，电容仍然是150 F.答案：150 F4.5104 C150 F,二、电容器的充、放电1充电过程：如图174所示，原来不带电的电容器与电源连接后，有逆时针方向的电流，使电容器上板带正电，下板带负电，且电荷量越来越大,图174,电容器两板间电压也越来越高，充电电流也越来越小，经过足够长的时间后，电容器两板间的电压等于电源电压，电路中的

6、电流为零，电容器充电完毕从能量的观点看，充电过程就是电源的电能转化为电容器的电场能的过程,2放电过程：如图175所示，已充电的电容器两板间有电压，储存有电场能，当把电容器与电阻连成回路时，电路中将有顺时针方向的电流流过，电场能转化为电能并最终转化为内能,图175,随着电容电荷量的减小，两端电压减小，放电电流也要减小，经过足够长的时间，电容器上的等量异种电荷全部中和，电压为零，电路中不再有电流，电容器放电完毕,三、电容器中各物理量的变化关系1平行板电容器连接在电源两端时，电容器的d、S、发生变化，将引起电容器的C、Q、U、E怎样变化？,2一个空气平行板电容器，两极板间相距d、正对面积为S，充以电

7、荷量Q后，两极板间电压为U，为使电容器的电容加倍，可采用的办法是(双选) ()A将电压变为B将带电荷量变为2QC将极板间的距离变为D两极板间充满介电常数为2的电介质,解析：选CD.电容器的电容与电容器极板上的电量、电压无关，所以选项A、B不正确；根据公式C ，可以知道选项C、D正确,(2008年高考宁夏理综卷)如图176所示，C为中间插有电介质的电容器，a和b为其两极板，a板接地；P和Q为两竖直放置的平行金属板，在两板间用绝缘线悬挂一带电小球；P板与b板用导线相连，Q板接地开始时悬线静止在竖直方向，在b板带电后，悬线偏转了角度.在以下方法中，能使悬线的偏角变大的是(双选) (),例1,图176

8、,A缩小a、b间的距离B加大a、b间的距离C取出a、b两极板间的电介质D换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质,【答案】BC【点评】本题中P、Q间的整个装置等同于一个静电计,1. 21世纪，智能机器人将走进千家万户，各种各样的传感器是智能机器人的核心部分之一,图177,传感器是一种将感受的物理量(如光、热、力、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)如图177所示是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力(F)作用于可动膜片电极上时，可对膜片产生压力发生形变，引起电容的变化将电容器、灵敏电流计和直流电源串联，接成闭合电路，那么：当F向上压膜片电极时，电容将减小当F向上压膜片电极时，电容将增大若

9、电流计有示数，则压力F发生变化若电流计有示数，则压力F不发生变化,以上各项中正确的有 ()ABC D解析：选B.F向上压膜片电极时，膜片发生形变，板间距离减小，故电容增大，对当F发生变化，可动膜片形状改变，板间距离改变，电容改变，由QCU知电荷量要变化，就有充电或放电电流，电流计有示数，对正确选项为B.,(2010年广州六中检测)如图178所示，,图178,例2,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，再将两板间距离增大，在此过程中，R上_电流通过(填“有”

10、或“无”),【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，将两板距离增大，根据C ，电容减小，电容器带电荷量QCU，因为U不变，所以电荷量Q减小，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，所以无论如何调节板间距离，均无电流通过,【答案】ABBA无【点评】判断电容器充、放电过程和电路中电流的方向，关键是看电容器极板上的电荷量是增多还是减少如果增多，则电流方向从负极板到正极板；如果减少，则电流方向由正极板流向负极板；如果电荷量不变，则电路中不会有电流,2如图179所示

11、是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路在增大电容器两极板间距离的过程中(双选) (),图179,A电阻R中没有电流B电容器的电容变小C电阻R中有从a流向b的电流D电阻R中有从b流向a的电流解析：选BC.由题知电容器两板间电压恒定，设已充电荷量为Q，当两板间距离增大时，电容C变小，由QCU可知带电荷量Q将减小，必然有一部分正电荷通过电阻R回流,(2010年汕头模拟)当一个电容器所带电荷量为Q时，两极板间的电势差为U，如果所带电荷量增大为2Q，则(),例3,A电容器的电容增大为原来的2倍，两极板间电势差保持不变B电容器的电容减小为原来的 倍，两极板间电势差保持不变C电容器的电容保持不变，

12、两极板间电势差增大为原来的2倍D电容器的电容保持不变，两极板间电势差减少为原来的,【解析】本题考查对电容的定义式的理解，应明确：对某一电容器而言，其电容的大小，取决于它的结构，与它所带的电荷量及两极板间的电势差无关由于电容器的内部结构不变，故其电容也不变由电容的定义式C 可知，当所带的电荷量增大为2Q时，两极板间的电压也相应增大为2U，故本题正确选项为C.【答案】C,3一个平行板电容器，使它每板电量从Q130106C增加到Q236106C时，两板间电势差从U110 V增加到U212 V，这个电容器的电容量多大？如要使两板电势差从10 V降为U26 V，则每板需减少多少电量？,解析：电量的增加量

13、和电势差的增加量分别为QQ2Q136106C30106C6106C，UU2U112 V10 V2 V.根据电容的定义，它等于每增加1 V电势差所需增加的电量，即C 3106 F3 F.要使两极板间电势差降为6 V，则每板应减少的电量为QCU3106(106)C12106 C.,答案：3 F12106 C,平行板电容器的电容C，两极板间电压U，两板间场强E和带电荷量Q，在下列情况下怎样变化？(1)保持两板与电源相连，只增大两板间距离，则C_，U_，Q_，E_.(2)给电容器充电稳定后与电源断开，再减小电容器板间距离，则C_，U_，Q_， E_.,例4,【答案】(1)减小不变减小减小(2)增大减小

14、不变不变,4如图1710所示，平行板电容器的两个极板为A、B，B板接地，A板带电荷量Q，板间电场内有一固定点P.若将A板固定，B板下移一些，以下说法正确的是(双选) (),图1710,A两板间场强E可能变大B两板间场强E不变CP点电势升高DP点电势不变,解析：选BC.E ，间距变化，E不变，故B正确；Ed，故C正确,如图1711所示，水平放置的两平行金属板A、B相距为d，电容为C，开始时两极板均不带电，A板接地且中央有一小孔，现将带电液滴一滴一滴地从小孔正上方h高处无初速地滴下，设每滴液滴的质量为m，电荷量为q，落到B板后把电荷全部传给B板则：,例5,(1)第几滴液滴将在A、B间做匀速直线运动

15、？(2)能够达到B板的液滴不会超过多少滴？,图1711,【点评】(1)第n滴在A、B板间做匀速直线运动时，滴到B板上的液滴共(n1)滴(2)第n滴不一定恰好到B板，有可能到半途就在电场力作用下返回故n不是整数时要只取整数,5. (2010年惠州检测)相距为d的两块平行金属板M、N，分别与电源的正、负极相连电键闭合后M、N间产生匀强电场，一电子垂直于电场方向，从M边的边缘射入电场，经电场偏转恰好打在N板的中央，如图1712所示设电子总是从M板的边缘以同样的速度射入电场，并且两板的正对面积不变，问：,(1)为使电子能飞出电场，M板在图示平面内应如何移动？(2)若先把电键断开，为使电子能飞出电场，M板在图示平面内又应如何移动？,图1712,解析：电子在两板间的匀强电场中做类似于平抛的曲线运动要让电子飞出电场，必须延长飞行时间(1)如果电键闭合，则两板间的电压不变，把M板向上移动，可以使电场强度E变小，电子在垂直于极板方向的加速度减小，延长了飞行时间，就可以飞出电场,答案：(1)M板上移(2)M板上移,