人教版高三物理选修3-1第1章《静电场》(电容器)课件人教版.ppt
电容器、电容,电容器、电容,一、电容器,1、构成：两个互相靠近又彼此绝缘的导体构成电容器。,2、充放电：,（1）充电：使电容器两极板带上等量异种电荷的过程。充电的过程是将电场能储存在电容器中。,（2）放电：使充电后的电容器失去电荷的过程。放电的过程中储存在电容器中的电场能转化为其他形式的能量。,3、电容器带的电荷量：,是指每个极板上所带电荷量的绝对值。,4、电容器的电压,额定电压：,击穿电压：,是指电容器的最大正常工作即电容器铭牌上的标定数值。,是指把电容器的电介质击穿导电使电容器损坏的极限电压。,额定电压低于击穿电压,二、电容,1、定义：,电容器所带的电荷量Q与两极板间的电压U的比值,2、定义式：,3、电容的单位：,法拉，符号：F,4、物理意义：,电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量，在数值上等于电容器两板间的电势差增加1V所需的电荷量。,电容器的电容与Q、U的大小无关，是由电容器本身的结构决定的。对一个确定的电容器，它的电容是一定的，与电容器是否带电及带电多少无关。,5、制约因素：,三、平行板电容器：,1、平行板电容器的电容的决定式：,即平行板电容器的电容与介质的介电常数成正比，与两板正对的面积成正比，与两板间距成反比。,2、平行板电容器两板间的电场：,可认为是匀强电场，E=U/d,*平行板电容器的两种典型情况的讨论*C=S4kd C=Q/U E=U/d QS,1.电容器始终跟电源连接U保持不变,2.电容器与电源断开Q保持不变,电容器结构的变化,电容的变化,电量的变化(充放电),C=Q/U,C=S4kd,E=U/d,场强的变化,电容器结构的变化,电容的变化,电压的变化,C=Q/U,C=S4d,E Q/S,场强的变化,U不变,Q不变,带电粒子运动状态的变化,带电粒子运动状态的变化,1、对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是()（A）将两极板的间距加大，电容将增大（B）将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小（C）在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大（D）在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板，电容将增大,B C D,平行板电容器的两种典型情况的分析问题,注意放铝板与陶瓷板区别，,在外表面放有用吗？,2、（03年江苏高考）两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，接通开关K，电源即给电容器充电.（）A保持K接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小B保持K接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电量增大C断开K，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小D断开K，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大,B C,注意在哪种情况下公式的灵活应用,3、电容器充电后与电源断开，质量为m、电荷量为q的带电粒子静止于该电容器两平行板中央，现在两板间靠近下极板插入一个厚度为极板间距离1/8的金属板，如图7所示，则关于两板间电势差和带电粒子的运动情况的说法中正确的是（）A两板间电势差U增大，带电粒子向上加速运动B两板间电势差U不变，带电粒子仍静止 C两板间电势差U减小，带电粒子仍静止D两板间电势差U减小，带电粒子向下加速运动,C,注意在Q不变情况下公式的灵活应用,4、如图14所示，平行板电容器充电后断开电源，带正电的极板接地，板间有一带电小球用绝缘细线悬挂着，小球静止时与竖直方向的夹角为，若将带负电的极板向右平移稍许，则()A带负电的极板的电势降低B两极板间的电场强度变小C夹角将变小D细线对小球的拉力变大,A,注意在Q不变情况下公式的灵活应用,5、(南通市2008届高三第一次调研测试)如图所示，平行板电容器竖直放置，A板上用绝缘线悬挂一带电小球，静止时绝缘线与固定的A板成角，移动B板，下列说法正确的是()AS闭合，B板向上平移一小段距离，角变大BS闭合，B板向左平移一小段距离，角变大CS断开，B板向上平移一小段距离，角变大DS断开，B板向左平移一小段距离，角不变,BCD,注意1、A、B在U不变情况下公式的灵活应用 2、C、D在Q不变情况下公式的灵活应用,6、两个较大的平行金属板、相距为d，分别接在电压为U的电源正、负极上，这时质量为m，带电量为q的油滴恰好静止在两板之间，如图所示，在其他条件不变的情况下，如果将两板非常缓慢地水平错开一些，那么在错开的过程中()A油滴将向上加速运动，电流计中的电流从b流向aB油滴将向下加速运动，电流计中的电流从a流向bC油滴静止不动，电流计中的电流从b流向aD油滴静止不动，电流计中的电流从a流向b,D,注意1、在U不变情况下公式的灵活应用,2、充放电以及正负电荷移动方向与电流方向的关系,7、（07广东）如图8所示，D是一只二极管，它的作用是只允许电流从a流向b，不允许电流从b流向a，平行板电容器AB内部原有电荷P处于静止状态，当两极板A和B的间距稍增大一些的瞬间(两极板仍平行)，P的运动情况将是（）A仍静止不动 B向下运动 C向上运动 D无法判断,A,小结：1、此题利用了二极管的特性设置关卡 2、到底在哪种情况下需要我们假设进行判断,3、若电源的正负极对调呢？,8、（07宿迁）如图10，D为一理想二极管（正向电阻为0，反向电阻无穷大），平行金属板M、N水平放置，两板之间有一带电微粒以速度v0沿图示方向做直线运动，当微粒运动到P点时，将 M 板迅速向上平移一小段距离，则此后微粒的运动情况是（）A沿轨迹运动B沿轨迹运动C沿轨迹运动 D沿轨迹运动,B,P,小结：,3、若电源的正负极对调，又是哪种情况呢？,1、此题同前题利用了二极管的特性设置关卡,2、到底在哪种情况下需要我们假设进行判断，经判断应是Q不变,回,9、如图15所示，两平行金属板水平放置，并接到电源上，一带电微粒p位于两板间处于静止状态，Ol、O2分别为两个金属板的中点，现将两金属板在极短的时间内都分别绕垂直于O1、O2的轴在纸面内逆时针旋转一个(90)，则下列说法中正确的是（）A 两板间的电压不变 B 两板间的电压变小C 微粒P受到的电场力不变 D 微粒将水平向左作直线运动,AD,错误点拨：C分析错、D分析不出,d为板间距（画图可知d减小）,D选项分析方法：比较力、找关系,回,A,11、如图所示是一个平行板电容器，其电容为C，带电量为Q，上极板带正电，现将一个试探电荷 q由两极板间的A点移动到B点，A、B两点间的距离为S，连线AB与极板间的夹角为30度，则电场力对试探电荷q所做的功等于（）。A B C D,A,B,C,电容器的电容C决定于极板的正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素。如果某一物理量（如角度、位移、深度等）的变化能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，则通过测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化，起这种作用的电容器称为电容式传感器。,1、图甲是测量 的电容式传感器，原理是。,角度,由于CS，动片与定片间的角度发生变化时，引起S的变化，通过测出C的变化，测量动片与定片间的夹角,2、图乙是测量 的电容式传感器，原理是。,液面高度h,由于CS，h发生变化，金属芯线和导电液体组成的电容发生变化，通过测定C的变化，可以测量液面高度h 的变化。,3、图丙是测量 的电容式传感器，原理是。,压力F,由于C1/d，压力F 作用在可动电极上，引起极板间距d 的变化，通过测出C的变化，测量压力F的变化。,4、图丁是测量 的电容式传感器，原理是。,位移x,由于C 随着电介质进入极板间的长度发生变化，通过测出C的变化，测量位移x的变化。,12、(南通、扬州、泰州三市2008届高三第二次调研测试)传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以及家庭生活等各种领域如下图所示为几种电容式传感器，其中通过改变电容器两极间距离而引起电容变化的是(),C,13、(通州市2008届高三第四次调研测试)如图所示，电容器极板间有一可移动的电介质板，介质与被测物体相连，接入电路后，通过极板上物理量的变化可确定被测物体的位置，则以下说法正确的是（）A若电容器极板间的电压不变，x变大，电容器极板上带电量增加B若电容器极板电量不变，x变小，电容器极板间电压变大C若电容器极板间的电压不变，x变大，有电流流向传感器的正极D若电容器极板间的电压不变，x变大，有电流流向传感器的负极,D,错误分析：少部分同学错C即还不清楚电流方向与正负电荷定向移动方向的关系,回,14、传感器是一种采集信息的重要器件如图47所示电路为测定压力的电容式传感器，A为固定电极，B为可动电极，组成一个电容大小可变的电容器可动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的电容。开关先闭合后断开。下列说法中正确的是（）A当待测压力增大时，则电容器的电容将减小B闭合K，当待测压力增大时，则有向左的电流通过RC断开K，当待测压力减小时，则电容器所带的电量减小D断开K，当待测压力减小时，则两极板问的电势差增大,BD,回,15、随着生活质量的提高，自动干手机已进入家庭，洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干。手靠近干手机能使传感器工作，是因为（）A.改变了湿度 B.改变了温度C.改变了磁场 D.改变了电容,D,四、静电计,1、静电计的构造：,2、静电计指 针的偏角：,反映静电计金属球和外壳之间的电势差。偏角越大表示电势差越大。,将待测电容器的两极板分别与金属球和金属外壳相接，则偏角反映了电容器两板间的电势差。偏角越大表示两板间的电势差越大。,静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量导体间的电势差，从指针的偏转角度就可以知道两个导体间的电势差。,1、研究平行板电容器的电容跟两极板的正对面积S、两极板间距离d以及板间的电介质之间的关系.如图5-4所示平行板电容器充电后，保持电容器所带的电量Q不变，改变S或d，或插入电介质，分别为甲、乙、丙图所示，则静电计指针的偏角变化为、(填“增大”或“减小”或“不变”).,静电计的应用问题,增大,增大,减小,16、如图所示、把一个平行板电容器与一个静电计相连后，给电容器带上一定电荷量，静电计指针的偏转指示出的电容器两板间的电势差，现保持极板不动，而要使静电计指针的偏角增大，可采用的办法是（）,、板向右移一些；、板向左移一些；、板向上移一些；、在M板间插入电介质；,B C,回,17、在右图所示的实验装置中,平行板电容器的极板A与一灵敏的静电计相接,极板A接地.若极板A稍向上移动一点,由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是().(A)两极板间的电压不变,极板上的电量变小(B)两极板间的电压不变,极板上的电量变大(C)极板上的电量几乎不变,两极板间的电压变小(D)极板上的电量几乎不变,两极板间的电压变大,D,18、(如东、启东2008届高三第一学期期中联合测试)如图所示，电路中电源的电动势为E，内阻为r，A为电压表，内阻为10k，B为静电计；两个电容器的电容分别为C1和C2，将电键S合上一段时间后，下列说法中正确的是()A若C1C2，则电压表两端的电势差大于静电计两端的电势差B若将变阻器滑动触头P向右滑动，则电容器C2上带电量增大CC1上带电量为零D再将电键S打开，然后使电容器C2两极板间距离增大，则静电计张角也增大,CD,1、很多同学联想不到静电计也是电容器（断路）,错误分析：,2、很多同学对此电路的构造不清晰，即使知道静电计（断路），还认为电压表也断的，只能处理D，无法处理ABC,1、平行板电容器的两种典型情况的问题,处理步骤：,选择公式解决问题，公式如下：,如需解决动力学问题，还得受力、运动分析,第8题,弄清是U不变还是Q不变,第9题,第13题,2、静电计问题,原因：电容器结构变化,处理方法：张角反映电势差，张角大电势差大,现象：张角发生变化,正推,反推,第16题,第18题,
