1、第十章第十章 静电场中的能量静电场中的能量 学学 习习 目目 标标 1.通过观察和拆解常见的电容器通过观察和拆解常见的电容器,了解电容器的构造了解电容器的构造,建构电容器建构电容器 模型模型.通过实验通过实验,观察电容器的充、放电过程中电流与电压的变观察电容器的充、放电过程中电流与电压的变 化化,分析电荷量变化及能量转化情况分析电荷量变化及能量转化情况,培养观察能力、归纳整合培养观察能力、归纳整合 能力能力. 2.通过观察演示实验通过观察演示实验,知道电容器两极板间电势差跟电容器所带知道电容器两极板间电势差跟电容器所带 电荷量的关系电荷量的关系,知道用比值法来定义电容器的电容知道用比值法来定义
2、电容器的电容,体会比值定体会比值定 义法在定义物理量中的重要作用义法在定义物理量中的重要作用. 3.通过探究平行板电容器的电容与哪些因素有关的实验通过探究平行板电容器的电容与哪些因素有关的实验,了解电了解电 容器电容与电容器结构及绝缘介质有关容器电容与电容器结构及绝缘介质有关.能举例说明电容器的类能举例说明电容器的类 型、特性及应用型、特性及应用,培养应用物理知识解决实际问题的能力培养应用物理知识解决实际问题的能力. 4 电容器的电容电容器的电容 知识点一知识点一 电容器电容器 1.平行板电容器平行板电容器:在两个相距很近的在两个相距很近的 中间夹上中间夹上 一层一层 电介质电介质(空气也是一
3、种电介质空气也是一种电介质),就组成就组成 一个最简单的电容器一个最简单的电容器,叫作平行板电容器叫作平行板电容器. 2.电容器电容器:任何两个任何两个 又又 的导体的导体,都可以看都可以看 成一个电容器成一个电容器. 平行金属板平行金属板 绝缘物质绝缘物质 彼此绝缘彼此绝缘 相距很近相距很近 3.电容器的充、放电现象电容器的充、放电现象. 把直流电源、电容器、灯泡、单刀双掷开关连接成实把直流电源、电容器、灯泡、单刀双掷开关连接成实 验电路验电路,如图所示如图所示. (1)把开关把开关S拨到拨到A时时,灯泡会亮吗灯泡会亮吗?灯泡会一直亮吗灯泡会一直亮吗? 答案答案:把开关把开关S拨到拨到A时时
4、,灯泡会亮灯泡会亮,但不会一直亮但不会一直亮. (2)把开关把开关S由由A拨到拨到B时时,灯泡会亮吗灯泡会亮吗?灯泡会一直亮吗灯泡会一直亮吗? 答案答案:把开关把开关S由由A拨到拨到B时时,灯泡会亮灯泡会亮,但不会一直亮但不会一直亮. (3)两次流过灯泡的电流方向相同吗两次流过灯泡的电流方向相同吗?为什么为什么? 答案答案:不相同不相同.把开关把开关S拨到拨到A时时,电容器充电电容器充电,流过灯泡的电流过灯泡的电 流自左向右流自左向右;再把开关再把开关S拨到拨到B时时,电容器放电电容器放电,电容器相当电容器相当 于电源于电源,流过灯泡的电流自右向左流过灯泡的电流自右向左. 知识点二知识点二 电
5、容电容 1.电容电容:电容器所带的电容器所带的 与电容器两极板之间的与电容器两极板之间的 之比之比,叫作电容器的电容叫作电容器的电容.用用 表示表示. 2.电容的定义式电容的定义式: . 3.在国际单位制中在国际单位制中,电容的单位是电容的单位是 ,简称简称 ,符号是符号是 . 实际中常用的单位还有微法实际中常用的单位还有微法(F)和皮法和皮法(pF),它们与法拉的它们与法拉的 关系是关系是1 F= F,1 pF= F. 电荷量电荷量Q 电势差电势差U C C= 法拉法拉 法法 F 10-6 10-12 答案答案:不是击穿电压不是击穿电压.9 V表示该电容器的工作电压表示该电容器的工作电压,也
6、就是额也就是额 定电压定电压,这个数值比击穿电压低这个数值比击穿电压低. 4.某电容器上标有“某电容器上标有“1.5 F 9 V”的字样”的字样,9 V表示该电容表示该电容 器的击穿电压吗器的击穿电压吗? 知识点三知识点三 平行板电容器的电容平行板电容器的电容 1.平行板电容器的电容大小与平行板电容器的电容大小与Q、U无关无关,那么那么,它可能与什么它可能与什么 因素有关因素有关? 答案答案:平行板电容器的电容大小可能与极板间的距离平行板电容器的电容大小可能与极板间的距离d、极、极 板的正对面积板的正对面积S、极板间的电介质有关、极板间的电介质有关. 2.通过什么实验方法来探究平行板电容器的电
7、容与相关因通过什么实验方法来探究平行板电容器的电容与相关因 素的关系素的关系? 答案答案:控制变量法控制变量法. 知识点四知识点四 常用电容器常用电容器 1.常用的电容器常用的电容器,从构造上看从构造上看,可以分为可以分为 和和 两类两类.固定电容器的电容是固定不变的固定电容器的电容是固定不变的.常常 用的有聚苯乙烯电容器和用的有聚苯乙烯电容器和 . 2.超级电容器是根据超级电容器是根据 研发的一种新型电容研发的一种新型电容 器器.它的充电时间短它的充电时间短,储存电能多储存电能多,放电功率大放电功率大,使用寿命长使用寿命长. 固定电容器固定电容器 可变电容器可变电容器 电解电容器电解电容器
8、电化学原理电化学原理 小试身手小试身手 判断下列说法的正误并和同学交流判断下列说法的正误并和同学交流( (正确的打“正确的打“”, ,错误错误 的打“的打“”).”). 1.电容大的电容器所带电荷量一定多电容大的电容器所带电荷量一定多.( ) 2.电容器所带的电荷量电容器所带的电荷量Q是指电容器的一个极板上所带电是指电容器的一个极板上所带电 荷量的绝对值荷量的绝对值.( ) 3.电容器外壳上标的是额定电压电容器外壳上标的是额定电压.( ) 4.电容器所带的电荷量增加一倍电容器所带的电荷量增加一倍,则两极板间的电势差也则两极板间的电势差也 增加一倍增加一倍.( ) 5.电容器两极板间的电势差越大
9、电容器两极板间的电势差越大,电容就越大电容就越大.( ) 6.平行板电容器间插入电介质时电容变大平行板电容器间插入电介质时电容变大.( ) 探究探究一一 电容器的充、放电现象电容器的充、放电现象 问题情境问题情境 情境情境1:把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及 单刀双掷开关组装成实验电路单刀双掷开关组装成实验电路,如图所示如图所示. 1.把开关把开关S接接1,此时电源给电容器充电此时电源给电容器充电,电流的方向如何电流的方向如何?电容电容 器两极板带电情况怎样器两极板带电情况怎样?电压表、电流表示数如何变化电压表、电流表示数如何变化?该过该
10、过 程中能量是如何转化的程中能量是如何转化的? 答案答案:电流由电源的正极流向电容器的正极板电流由电源的正极流向电容器的正极板,从电容器的负从电容器的负 极板流向电源的负极极板流向电源的负极.两极板上电荷量增加两极板上电荷量增加,最后两极板带有最后两极板带有 等量的异种电荷等量的异种电荷.电压表示数迅速增大电压表示数迅速增大,随后逐渐稳定在某一随后逐渐稳定在某一 数值数值,电流表示数由大变小电流表示数由大变小.充电过程中电源内的化学能转化充电过程中电源内的化学能转化 为电容器内的电场能为电容器内的电场能. 2.把开关把开关S接接2,电容器通过电阻电容器通过电阻R放电放电,电流的方向如何电流的方
11、向如何?电容电容 器两极板带电情况怎样器两极板带电情况怎样?电压表和电流表的示数有什么变化电压表和电流表的示数有什么变化? 该过程中能量是如何转化的该过程中能量是如何转化的? 答案答案:放电电流由电容器的正极板经过电阻放电电流由电容器的正极板经过电阻R流向电容器的流向电容器的 负极板负极板.正、负电荷中和正、负电荷中和,两极板所带的电荷量减小两极板所带的电荷量减小.电压表示电压表示 数减小数减小,电流表的示数由大变小电流表的示数由大变小.放电过程中放电过程中,电容器的电场能电容器的电场能 通过电流做功转化为其他形式的能量通过电流做功转化为其他形式的能量. 情境情境2:电流传感器可以与计算机相连
12、电流传感器可以与计算机相连,能在很短的时间内画能在很短的时间内画 出电流随时间变化的图像出电流随时间变化的图像.按图甲连接电路按图甲连接电路,提供提供8 V直流电直流电 源源,先使开关先使开关S与与1端相连端相连,电源向电容器充电电源向电容器充电,这个过程可在这个过程可在 短时间内完成短时间内完成.然后把开关然后把开关S掷向掷向2端端,电容器通过电阻电容器通过电阻R放电放电, 传感器将电流信息传入计算机传感器将电流信息传入计算机,屏幕上显示出电流随时间变屏幕上显示出电流随时间变 化的化的I-t图像图像,如图乙所示如图乙所示. 甲甲 乙乙 3.由图线可以看出电容器放电有何特点由图线可以看出电容器
13、放电有何特点?在图中画一个竖在图中画一个竖 立的狭长矩形立的狭长矩形(在图乙的最左边在图乙的最左边),它的面积的物理意义是它的面积的物理意义是 什么什么? 答案答案:由图线可知由图线可知,电容器放电随时间延长变得缓慢电容器放电随时间延长变得缓慢.因为因为 Q=It,所以竖直狭长矩形的面积表示在所以竖直狭长矩形的面积表示在0.1 s内电容器释放内电容器释放 的电荷量的电荷量. 4.怎样根据图乙的怎样根据图乙的I-t图像估算电容器在整个放电过程中图像估算电容器在整个放电过程中 释放的电荷量释放的电荷量?试着算一算试着算一算. 答案答案:根据横轴与纵轴的数据可知根据横轴与纵轴的数据可知,一个格子代表
14、的电荷一个格子代表的电荷 量为量为0.0810-3 C,大于半格算一个大于半格算一个,小于半格舍去小于半格舍去,图线所图线所 包含的格子个数为包含的格子个数为40,所以释放的电荷量是所以释放的电荷量是Q=0.08 10-3 C40=3.210-3 C. 5.放电过程中放电过程中,电流最后减小到电流最后减小到0,说明两极板的电荷量有说明两极板的电荷量有 什么关系什么关系? 答案答案:说明两极板带等量异种电荷说明两极板带等量异种电荷,电容器所带的电荷量电容器所带的电荷量 是指一个极板所带电荷量的绝对值是指一个极板所带电荷量的绝对值. 过程建构过程建构 1.电容器充电过程的特点电容器充电过程的特点.
15、 (1)充电电流从电容器正极板流入充电电流从电容器正极板流入,从电容器负极板流出从电容器负极板流出. (2)充电时电容器所带电荷量增加充电时电容器所带电荷量增加,极板间电势差增大极板间电势差增大,极极 板间电场强度增大板间电场强度增大. (3)电容器充电结束后电容器充电结束后,电容器所在电路中没有电流电容器所在电路中没有电流,电容电容 器两极板间电势差与充电电压相等器两极板间电势差与充电电压相等. (4)充电过程中充电过程中,其他形式的能量转化为电容器中储存的其他形式的能量转化为电容器中储存的 能量能量. 2.电容器放电过程的特点电容器放电过程的特点. (1)放电电流从电容器正极板流出放电电流
16、从电容器正极板流出,从电容器负极板流入从电容器负极板流入. (2)放电时电容器所带电荷量减少放电时电容器所带电荷量减少,极板间电势差降低极板间电势差降低,极板极板 间电场强度减弱间电场强度减弱. (3)电容器放电结束后电容器放电结束后,电容器所在电路中没有电流电容器所在电路中没有电流,电容器电容器 不再带有电荷不再带有电荷,电容器两极板间电势差为电容器两极板间电势差为0. (4)放电过程中放电过程中,电容器储存的能量转化为其他形式的能量电容器储存的能量转化为其他形式的能量. 【典例【典例1】(多选多选)关于电容器的充、放电关于电容器的充、放电,下列说法正确的下列说法正确的 是是( ) A.充、
17、放电过程中外电路有瞬间电流充、放电过程中外电路有瞬间电流 B.充、放电过程中外电路有恒定电流充、放电过程中外电路有恒定电流 C.充电过程中电源提供的电能全部转化为内能充电过程中电源提供的电能全部转化为内能 D.放电过程中电容器中的电场能逐渐减少放电过程中电容器中的电场能逐渐减少 解析解析:电容器在充、放电过程中电容器在充、放电过程中,外电路中均有瞬间电流外电路中均有瞬间电流 存在存在,故选项故选项A正确正确;充、放电过程中充、放电过程中,外电路中电流并不外电路中电流并不 是恒定的是恒定的,故选项故选项B错误错误;充电过程电源提供的电能转化充电过程电源提供的电能转化 为电容器中的电场能为电容器中
18、的电场能,故选项故选项C错误错误;放电过程中电容器放电过程中电容器 两板上的电荷量减少两板上的电荷量减少,极板间电势差降低极板间电势差降低,极板间电场强极板间电场强 度减弱度减弱,则电场能减少则电场能减少,故选项故选项D正确正确. 答案答案:AD 探究探究二二 电容电容 问题情境问题情境 探究电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系实验电路探究电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系实验电路 如图所示如图所示.电流传感器记录电容器充电过程中的电流电流传感器记录电容器充电过程中的电流,并在计并在计 算机屏幕上显示出电流随时间变化的图像算机屏幕上显示出电流随时间变化的图像,利用软件可求出利用软件可求出
19、 I-t图像的面积即可获得电容器极板上所带的电荷量图像的面积即可获得电容器极板上所带的电荷量. 1.分别接入电容器分别接入电容器A、电容器、电容器B,调节电阻箱使电压表的读数调节电阻箱使电压表的读数 分别为分别为1.5 V、3 V、4.5 V,根据根据I-t图像的面积求出对应的电图像的面积求出对应的电 荷量荷量,记录数据见表格记录数据见表格.分析实验数据你能得到什么结论分析实验数据你能得到什么结论? 电容器电容器 U/V Q/C /(C V -1) A 1.5 1.510-3 110-3 3 310-3 110-3 4.5 4.510-3 110-3 B 1.5 310-3 210-3 3 6
20、10-3 210-3 4.5 910-3 210-3 答案答案:对于同一电容器对于同一电容器,所加电压越大所加电压越大,极板上储存的电极板上储存的电 荷越多荷越多,但是电荷量与电压的比值但是电荷量与电压的比值 是不变的 是不变的;对于不同对于不同 的电容器的电容器, 一般是不同的定值 一般是不同的定值. 表征了电容器储存电 表征了电容器储存电 荷的特性荷的特性. 答案答案:电容器具有储存电荷的特性电容器具有储存电荷的特性,类似于用容器可以装类似于用容器可以装 水水.电容器一个极板上所带的电荷量相当于容器的容积电容器一个极板上所带的电荷量相当于容器的容积, 两极板之间的电势差相当于容器内的水深两
21、极板之间的电势差相当于容器内的水深,电容相当于容电容相当于容 器的横截面积器的横截面积,显然显然,当两极板间的电势差当两极板间的电势差(水深水深)相等时相等时, 电容电容(横截面积横截面积)大的电容器大的电容器(容器容器)所带的电荷量所带的电荷量(水水)多多. 2.如何理解电容的定义式如何理解电容的定义式C= ? 过程建构过程建构 1.电容由电容器本身的构造决定电容由电容器本身的构造决定. 电容器的电容表征了电容器储存电荷的特性电容器的电容表征了电容器储存电荷的特性,对一个确定对一个确定 的电容器的电容器,电容是一定的电容是一定的,与电容器所带电荷量与电容器所带电荷量Q和所加电和所加电 压压U
22、无关无关.不同的电容器电容一般不同不同的电容器电容一般不同. 2.通过通过Q -U图像理解电容器的电容图像理解电容器的电容. 如图所示如图所示,Q -U图像是一条过原点的直线图像是一条过原点的直线,其中其中Q为一个为一个 极板上所带电荷量的绝对值极板上所带电荷量的绝对值,U为两极板间的电势差为两极板间的电势差,直直 线的斜率表示电容大小线的斜率表示电容大小.因而电容器的电容也可以表示因而电容器的电容也可以表示 为为C= ,即电容的大小在数值上等于两极板间的电压增 即电容的大小在数值上等于两极板间的电压增 加加(或减小或减小)1 V时所增加时所增加(或减小或减小)的电荷量的电荷量. 【典例【典例
23、2】一平行板电容器】一平行板电容器,当极板上所带电荷量增加当极板上所带电荷量增加 2.010-4 C时时,极板间的电压增加极板间的电压增加40 V,则当电容器两端则当电容器两端 所加电压为所加电压为200 V时时,电容器所带电荷量为多少电容器所带电荷量为多少? 学会审题学会审题 解析解析:由公式由公式C= 得推论 得推论C= , 代入数据得代入数据得C=510-6 F. 又又Q=CU,代入数据得代入数据得Q=110-3 C. 答案答案:110-3 C 【变式】用两节相同的电池分别给两个原来不带电的【变式】用两节相同的电池分别给两个原来不带电的 电容器充电电容器充电,已知已知C1Q2 B.Q1Q
24、2 C.Q1=Q2 D.无法确定无法确定Q1与与Q2的关系的关系 解析解析:电池相同电池相同,则电压相同则电压相同,故根据故根据Q=CU可知电容越可知电容越 大大,充电量越大充电量越大,即即Q1Q2,选项选项B正确正确. 答案答案:B 探究探究三三 平行板电容器的电容平行板电容器的电容 问题情境问题情境 平行板电容器是最简单、最基本的电容器平行板电容器是最简单、最基本的电容器.几乎所有的电容几乎所有的电容 器都可看成平行板电容器的变形器都可看成平行板电容器的变形.现在通过控制变量法探究现在通过控制变量法探究 平行板电容器的电容与哪些因素有关平行板电容器的电容与哪些因素有关. 1.如图所示如图所
25、示,保持极板上的电荷量保持极板上的电荷量Q和两和两 极板间的距离极板间的距离d不变不变,改变两极板的正对改变两极板的正对 面积面积S,判断电容判断电容C的变化的变化. 答案答案:S减小时减小时,静电计指针偏角变大静电计指针偏角变大,电势差电势差U增大增大,依据依据C= , 电容电容C减小减小. 2.如图所示如图所示,保持极板上的电荷量保持极板上的电荷量Q和两极板的正对面积和两极板的正对面积S 不变不变,改变两极板间的距离改变两极板间的距离d,判断电容判断电容C的变化的变化. 答案答案:d增大增大(减小减小),静电计指针偏角变大静电计指针偏角变大(变小变小),电势差电势差U 增大增大(减小减小)
26、,依据依据C= ,电容 电容C减小减小(增大增大). 3.如图所示如图所示,保持保持Q、S、d不变不变,在两极板间插入电介质在两极板间插入电介质, 判断电容判断电容C的变化的变化. 答案答案:插入电介质插入电介质,静电计指针偏角变小静电计指针偏角变小,电势差电势差U减小减小,依依 据据C= ,电容 电容C增大增大. 4.尝试分析平行板电容器的电容尝试分析平行板电容器的电容C与哪些因素有关系与哪些因素有关系?有有 什么关系什么关系? 答案答案:平行板电容器的电容平行板电容器的电容C与两极板间的电介质、极板与两极板间的电介质、极板 的正对面积、极板间的距离有关的正对面积、极板间的距离有关.增大平行
27、板电容器两极增大平行板电容器两极 板的正对面积、插入电介质、减小两极板间的距离板的正对面积、插入电介质、减小两极板间的距离,都可都可 以增大平行板电容器的电容以增大平行板电容器的电容.反之亦然反之亦然. 过程建构过程建构 1.公式公式C= 与 与C= 的比较 的比较. 比较项比较项 C= C= 类别类别 定义式定义式 决定式决定式 适用适用 范围范围 所有电容器所有电容器,表征了电容器储表征了电容器储 存电荷的特性存电荷的特性 平行板电容器平行板电容器,反映了平行板反映了平行板 电容器的电容的决定因素电容器的电容的决定因素 联系联系 电容器储存电荷的特性由电容器储存电荷的特性由 来量度 来量度
28、,但决定电容器的电容大但决定电容器的电容大 小的因素是电容器本身小的因素是电容器本身 2.平行板电容器的动态分析平行板电容器的动态分析. (1)两类情况两类情况:一类是平行板电容器始终与电源两极相连一类是平行板电容器始终与电源两极相连,保持保持 电压电压U不变不变;另一类是平行板电容器充电后与电源断开另一类是平行板电容器充电后与电源断开,保持所保持所 带电荷量带电荷量Q不变不变. (2)分析思路分析思路: 【典例【典例3】下图为研究影响平行板电容器电容的因素的】下图为研究影响平行板电容器电容的因素的 实验装置示意图实验装置示意图,下列说法正确的是下列说法正确的是( ) A.A板与静电计的指针带
29、的是异种电荷板与静电计的指针带的是异种电荷 B.甲图中将甲图中将B板上移板上移,静电计的指针偏角减小静电计的指针偏角减小 C.乙图中将乙图中将B板左移板左移,静电计的指针偏角不变静电计的指针偏角不变 D.丙图中将电介质插入两板之间丙图中将电介质插入两板之间,静电计的指针偏角减小静电计的指针偏角减小 甲甲 乙乙 丙丙 解析解析:静电计指针与静电计指针与A板连为一个导体板连为一个导体,带电性质相同带电性质相同,选选 项项A错误错误;根据根据C= ,C= ,B板上移 板上移,S减小减小,C减小减小,Q不不 变变,U增大增大,选项选项B错误错误;B板左移板左移,d增大增大,C减小减小,Q不变不变,U增
30、增 大大,选项选项C错误错误;插入电介质插入电介质,r增大增大,C增大增大,Q不变不变,U减小减小, 选项选项D正确正确. 答案答案:D 静电计的使用静电计的使用 (1)静电计是在验电器的基础上改造而成的静电计是在验电器的基础上改造而成的.静电计与电静电计与电 容器的两极板分别连接在一起容器的两极板分别连接在一起,则电容器上的电势差就则电容器上的电势差就 等于静电计上所指示的电势差等于静电计上所指示的电势差U,U的大小就从静电计的的大小就从静电计的 刻度读出刻度读出.可见可见,静电计指针的变化表征了电容器两极板静电计指针的变化表征了电容器两极板 间电势差的变化间电势差的变化. (2)静电计本身
31、也是一个电容器静电计本身也是一个电容器,但静电计储存电荷的本但静电计储存电荷的本 领很弱领很弱,即电容很小即电容很小,当带电的电容器与静电计连接时当带电的电容器与静电计连接时,可可 认为电容器上的电荷量保持不变认为电容器上的电荷量保持不变. 课堂评价课堂评价 答案答案:C 1.根据电容器的电容的定义式根据电容器的电容的定义式C= ,可知 可知 ( ) A.电容器带的电荷量电容器带的电荷量Q越多越多,它的电容它的电容C就越大就越大 B.电容器两极板之间的电势差电容器两极板之间的电势差U越大越大,它的电容它的电容C就越小就越小 C.电容器的电容大小与电容器的带电情况无关电容器的电容大小与电容器的带
32、电情况无关 D.电容器不带电时电容器不带电时,其电容为其电容为0 答案答案:BD 2.(多选多选)下图是一个由电池、电阻下图是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成与平行板电容器组成 的电路的电路,在减小电容器两极板间距离的过程中在减小电容器两极板间距离的过程中( ) A.电阻电阻R中没有电流中没有电流 B.电容器的电容变大电容器的电容变大 C.电阻电阻R中有从中有从A流向流向B的电流的电流 D.电阻电阻R中有从中有从B流向流向A的电流的电流 3.(多选多选)如图所示如图所示,M为中间插有电介质的电容器为中间插有电介质的电容器,A和和B为其为其 两极板两极板,A板接地板接地;P和和Q为两竖直放置
33、的平行金属板为两竖直放置的平行金属板,在两板在两板 间用绝缘线悬挂一带电小球间用绝缘线悬挂一带电小球;P板与板与B板用导线相连板用导线相连,Q板接地板接地. 开始时悬线静止在竖直方向开始时悬线静止在竖直方向,在在B板带电后板带电后,悬线偏转了悬线偏转了角角 度度.在以下方法中在以下方法中,能使悬线的偏角能使悬线的偏角变大的是变大的是( ) 答案答案:BC A.缩小缩小A、B间的距离间的距离 B.增大增大A、B间的距离间的距离 C.取出取出A、B两极板间的电介质两极板间的电介质 D.换一块形状大小相同、介电常换一块形状大小相同、介电常 数更大的电介质数更大的电介质 4.(多选多选)下图是一种通过
34、测量电容器电容的变化来检测液下图是一种通过测量电容器电容的变化来检测液 面高低的仪器原理图面高低的仪器原理图,电容器的两个电极分别用导线接到电容器的两个电极分别用导线接到 指示器上指示器上,指示器可显示出电容的大小指示器可显示出电容的大小.下列关于该仪器的下列关于该仪器的 说法中说法中,正确的有正确的有( ) 答案答案:AC A.该仪器中电容器的电极分别是芯柱和导电该仪器中电容器的电极分别是芯柱和导电 液体液体 B.芯柱外套的绝缘层越厚芯柱外套的绝缘层越厚,该电容器的电容越该电容器的电容越 大大 C.若指示器显示电容增大若指示器显示电容增大,则容器中液面升高则容器中液面升高 D.若指示器显示电
35、容减小若指示器显示电容减小,则容器中液面升高则容器中液面升高 5.有一充电的电容器有一充电的电容器,两板间的电压为两板间的电压为3 V,所带电荷量为所带电荷量为 4.510-4 C,此电容器的电容是多少此电容器的电容是多少?将电容器的电压降将电容器的电压降 为为2 V,电容器的电容是多少电容器的电容是多少?所带电荷量是多少所带电荷量是多少? 解析解析:根据电容器电容的定义式可得根据电容器电容的定义式可得,C= =1.5 10-4 F.电电 容器电压降为容器电压降为2 V时时,电容不变电容不变,仍为仍为1.510-4 F.此时所带此时所带 电荷量为电荷量为Q=CU=310-4 C. 答案答案:1
36、.510-4 F 1.510-4 F 310-4 C 学科素养培优学科素养培优 模型建构模型建构平行板电容器的两类动态问题平行板电容器的两类动态问题 1.动态分析的思路动态分析的思路. (1)对平行板电容器的有关物理量对平行板电容器的有关物理量C、Q、U、E进行讨论时进行讨论时, 必须弄清哪些是变量必须弄清哪些是变量,哪些是不变量哪些是不变量. (2)用决定式用决定式C= 分析平行板电容器的电容变化情况 分析平行板电容器的电容变化情况. (3)用定义式用定义式C= 及变形式 及变形式C= 分析电容器的电荷量或两板 分析电容器的电荷量或两板 间电压变化情况间电压变化情况. (4)由于平行板电容器
37、两板间为匀强电场由于平行板电容器两板间为匀强电场,用用E= 或 或E= 分析电容器极板间电场强度的变化情况分析电容器极板间电场强度的变化情况. 2.平行板电容器两类动态问题的比较平行板电容器两类动态问题的比较. 分类分类 充电后与电源两极相连充电后与电源两极相连 充电后与电源两极断开充电后与电源两极断开 不变量不变量 U Q d变大变大 C变小变小,Q变小变小,E变小变小 C变小变小,U变大变大,E不变不变 S变大变大 C变大变大,Q变大变大,E不变不变 C变大变大,U变小变小,E变小变小 r变大变大 C变大变大,Q变大变大,E不变不变 C变大变大,U变小变小,E变小变小 【典例】如图所示的电
38、路中【典例】如图所示的电路中,A、B是平行板电容器的两金是平行板电容器的两金 属板属板.先将开关先将开关S闭合闭合,等电路稳定后将等电路稳定后将S断开断开,并将并将B板向下板向下 平移一小段距离平移一小段距离,保持两板间的某点保持两板间的某点P与与A板的距离不变板的距离不变,则则 下列说法正确的是下列说法正确的是 ( ) A.电容器的电容变小电容器的电容变小 B.电容器内部电场强度变大电容器内部电场强度变大 C.电容器两极板电压变小电容器两极板电压变小 D.P点电势降低点电势降低 解析解析:根据根据C= ,当 当B板向下平移一小段距离板向下平移一小段距离,间距间距d增大增大,其其 他条件不变时他条件不变时,导致电容变小导致电容变小,选项选项A正确正确;根据根据E= 与 与C= = 相结合可得 相结合可得E= ,由于电荷量不变由于电荷量不变,故电场强度大小不变故电场强度大小不变, 选项选项B错误错误;根据根据C= ,C减小 减小,Q不变不变,所以所以U增大增大,选项选项C错误错误;B 板接地板接地,电场强度不变电场强度不变,所以所以P点与点与B板间的电势差增大板间的电势差增大,即即P点点 电势升高电势升高,选项选项D错误错误. 答案答案:A
