2014-2015学年高二物理教科版选修3-1学案：第一章学案9-10电容器和电容静电的应用及危害Word版含剖析.doc

学案9　电容器和电容 学案10　静电的应用及危害 [学习目标定位] 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.了解平行板电容器电容与哪些因素有关，并能用其讨论有关问题.4.了解静电的应用以及防止静电危害的办法． 一、电容器 1．储存电荷和电能的元件叫电容器．任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，就构成一个电容器． 2．电容器任一个极板带电荷量的绝对值叫做电容器的电荷量． 二、电容器的电容 一个电容器所带的电荷量Q与电容器两极间的电势差U成正比，比值是一个常量．它与电荷量Q和电压U无关，反映了电容器储存电荷的能力，叫做电容．电容的单位是法拉，简称法，符号是F.1 μF＝10－6 F,1 pF＝10－12 F. 三、平行板电容器的电容 平行板电容器两板之间的正对面积S越大，电容C越大；板间距离d越大，电容C越小；插入电介质后电容C增大．(即C＝，εr为电介质的相对介电常数) 四、 常用电容器 从构造上看可分为固定电容器和可变电容器．电容器能长期正常工作时所能承受的电压叫额定电压，电容器的电压超过某一限度，电介质被击穿，这个极限电压称为击穿电压．电容器外壳上标的是额定电压，比击穿电压低． 五、静电的应用 有静电喷涂、静电屏蔽、静电除尘器、静电复印机、激光打印机等．预防静电危害的方法有尽快导走多余电荷，避免静电积累；调节空气的湿度；易燃易爆环境中保持良好的通风、消除静电火花的引爆条件. 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？ 答案　拍照前的充电过程由电源获得的电能储存在电容器中；拍照后的放电过程，两极板间的电场能转化为其他形式的能量． [要点提炼] 1．任意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＝＝，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＝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？ 答案　不可以．电容是电容器本身的一种属性，大小由电容器自身的构成情况决定，与电容器是否带电、带多少电荷量均无关． 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＝，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＝，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＝，分析电容C的变化． 图3 答案　(1)实验结论：S增大，电势差U减小，电容C增大． (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． [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＝，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＝适用于所有电容器；C＝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，平行板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？ 答案　(1)根据C＝，S增大时，C增大．根据C＝得Q＝CU，所以Q增大，电场强度E＝不变． (2)根据C＝，d增大时，C减小，由于Q＝CU，所以Q减小，电场强度E＝减小． 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？ 答案　(1)根据C＝，S增大时，C增大，由于U＝，所以U减小，电场强度E＝减小． (2)根据C＝，d增大时，C减小，由于U＝，所以U增大，电场强度E＝＝＝＝，所以E不变． [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＝； (2)平行板电容器内部是匀强电场，E＝； (3)平行板电容器电容的决定式C＝. 2．两种典型题型 (1)电压不变时：若