2020-2021学年第2节 电势与等势面课文课件ppt

这是一份2020-2021学年第2节 电势与等势面课文课件ppt，共28页。PPT课件主要包含了课前自主学习，储存电荷，电荷量Q，电势差U，容纳电荷，电容器，课堂合作探究等内容，欢迎下载使用。

一、电容器的电容任务驱动　有些同学认为“电容越大,电容器所带的电荷量就越多,反之就越少”,这种观点正确吗?提示:这种观点是错误的,其原因是不能将电容器“能容纳电荷的多少”与“实际所带电荷量的多少”区分开来。电容是表征电容器容纳电荷本领大小的物理量,电容越大说明其容纳电荷的本领越大,但不能说其所带的电荷量一定越多。
1.电容器(1)定义:电路中具有_________功能的装置叫作电容器。(2)组成:由两个互相靠近,彼此_____的导体组成。如平行板电容器。2.电容:(1)定义:电容器所带的________跟两极板间________的比值。(2)公式: _______,又可表示为_________。(3)物理意义:反映电容器_________的能力。(4)单位:法拉(F),微法(μF),皮法(pF)；1 F=___μF=_____pF。(5)标量:只有大小,没有方向。
3.平行板电容器的电容:(1)决定电容的因素:平行板电容器的电容C与正对面积S成_____,与极板间的距离d成_____,与极板之间电介质的介电常数ε成_____。(2)决定式:C= ,真空中时:C= 。
二、常见电容器及其应用任务驱动　生活中,经常用照相机进行拍照,遇到光线较暗的情况,常常要用照相机的闪光灯发出强烈的闪光,这需要通过电容器来实现。拍照前先对电容器充电,拍照时电容器瞬间放电发出耀眼的白光。照相机每次闪光前后,能量发生怎样的变化?提示:闪光前,电容器先充电,将其他形式的能(如化学能)转化为电场能储存起来；然后放电,将电场能转化为光能释放出来。
1.电容器的分类:(1)按电介质分:空气电容器、_____电容器、纸质电容器、陶瓷电容器、涤纶电容器、_____电容器等。(2)按电容是否可变分:_____电容器、_____电容器等。
2.电容器的应用:(1)用于照相机的电子闪光灯:先由_______储存能量,释放能量时发生放电,从而导致电子闪光灯管内的气体发出耀眼的白光。(2)利用电容器测量水位:水位变化引起_____变化,从而可测出水位变化。(3)用于高能物理实验或工程中。(4)驻极体话筒。
主题一　电容器和电容【生活情境】照相机的电子闪光灯能发出强烈的闪光,这时通过闪光灯的电流相当大,有时可达几千安。
【问题探究】(1)照相机的电源能够提供的电流非常小,为何电子闪光灯能发出强烈的闪光?提示:这是因为照相机中有电容器,照相机中的电源先给电容器充电,当闪光灯被触发后,电容器中储存的能量瞬间释放出来,从而使灯管内气体发出耀眼的白光。(2)电子闪光灯发光的过程是充电还是放电?其电容改变吗?提示:放电过程　不变
【结论生成】电容的定义式C= 的理解(物理观念)(1)电容由电容器本身的构造决定电容器的电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量,用比值C= 来定义,但电容的大小与Q、U无关,是由电容器本身的构造决定的。
(2)通过Q-U图像理解如图所示,Q-U图像是一条过原点的直线,其中Q为一个极板上所带电荷量的绝对值,U为两板间的电势差,直线的斜率表示电容大小。因而电容器的电容也可以表示为C= ,即电容的大小在数值上等于两极板间的电压增加(或减小)1 V所增加(或减小)的电荷量。
【典例示范】一个平行板电容器,使它每板电荷量从Q1=3.0×10-5 C增加到Q2=3.6×10-5 C时,两板间的电势差从U1=10 V增加到U2,求:(1)这个电容器的电容多大?(2)U2为多少?(3)如要使两极板电势差从10 V降为U2′=6 V,则每板需减少多少电荷量?
【解析】(1)电容器的电容C= F=3×10-6 F=3 μF。(2)因为电容器的电容不变所以U2= V=12 V。(3)根据电容的定义,它等于每增加(或减少)1 V电势差所需增加(或减少)的电荷量,即C= ,要求两极板间电势差降为6 V,则每板应减少的电荷量为ΔQ′=CΔU′=3×10-6×(10-6) C=1.2×10-5 C。答案:(1)3 μF　(2)12 V　(3)1.2×10-5 C
【规律方法】电容问题的解题技巧(1)电容由电容器本身的性质决定,与带电量及两极板间电压无关。(2)电容器充、放电时的工作电压不能超过其额定电压。
【探究训练】1.下列关于电容的说法正确的是(　　)A.电容器简称电容B.电容器A的电容比B的大,说明A的带电荷量比B多C.电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器需要带的电荷量D.由公式C= 知,电容器的电容与电容器两极板间的电压成反比,与电容器所带的电荷量成正比
【解析】选C。电容器和电容是两个不同的概念,A错；电容器A的电容比B的大,只能说明电容器A容纳电荷的本领比B强,与是否带电、带电多少无关,B错；电容器的电容大小和它的两极板所带的电荷量、两极板间的电压无关,D错。
2.如图所示,一平行板电容器接在U=12 V的直流电源上,电容C=3.0×10-10 F,两极板间距离d=1.20×10-3 m, g取10 m/s2,求:(1)该电容器所带电荷量。(2)若极板间有一带电微粒,其质量为m=2.0×10-3 kg,恰在极板间处于静止状态,则微粒带电荷量多少?带何种电荷?
【解析】(1)由公式C= 得Q=CU=3×10-10×12 C=3.6×10-9 C。(2)若带电微粒恰在极板间静止,则qE=mg,而E= ,解得q= C=2.0×10-6 C,微粒带负电荷。答案:(1)3.6×10-9 C　(2)2.0×10-6 C　负电荷
主题二　平行电容器的动态分析【实验情境】在研究“影响平行板电容器电容大小的因素”的实验中,连入了静电计。
【问题探究】(1)静电计的作用是什么?提示:用静电计测量已经充电的平行板电容器两极板间的电势差U,从指针偏转角度的大小可推知U的大小。(2)d改变时,极板上电荷量有何特点?提示:保持不变。
【结论生成】公式C= 与C= 的比较(科学思维)
【典例示范】(多选)如图所示,用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U,现使B板带正电,则下列判断正确的是(　　)A.增大两极板之间的距离,指针张角变大B.将A板稍微上移,静电计指针张角将变大C.若将玻璃板插入两板之间,则静电计指针张角变大D.若将A板拿走,则静电计指针张角变为零
【解析】选A、B。电容器上所带电荷量一定,由公式C= 知,当d变大时,C变小,再由C= 得U变大；当A板上移时,正对面积S变小,C也变小,U变大；当插入玻璃板时,C变大,U变小；当将A板拿走时,相当于使d变得更大,C更小,故U应更大,故选项A、B正确,选项C、D错误。
【规律方法】平行板电容器的两类典型问题
【探究训练】(多选)如图所示,闭合开关S,电容器的两极板和电源的正、负极相连,下列说法正确的是(　　)A.两极板的正对面积减小,则电容器所带的电荷量变大B.两极板的正对面积减小,两极板间的场强变大C.两极板间的距离减小,两极板间的场强变大D.两极板间插入电介质,则电容器所带的电荷量增大
【解析】选C、D。电容器两极板间的电压不变,当两极板正对面积减小时,电容器的电容减小,由公式Q=CU知,电容器上的电荷量减小,选项A错误；正对面积减小,不影响两极板间的距离,所以两极板间的场强不变,选项B错误；由E= 知选项C正确；两极板间插入电介质,电容变大,因板间电压不变,故带电荷量增加,D对。