2017-2018学年高中物理选修3-1教学案（18份） 粤教版1（精品教案）

第七、八节了解电容器静电与新技术

.电容的定义式为＝，电容的大小仅取决于电容器本身，与和无关。

．平行板电容器的电容决定式为＝，即由ε、、共同来决定。

．静电在技术上有许多应用，比如激光打印、喷墨打印、静电除尘、静电喷涂、静电植绒、静电复印等。 ．防止静电危害的基本原则是：控制静电的产生，把

产生的静电迅速引走以避免静电的积累。

一、电容器及电容器的充放电 ．电容器的组成

电容器由两个互相靠近、彼此绝缘的导体组成，电容器的导体间可以填充绝缘物质(电介质)。常见的平行板电容器就是由两块正对而又相距很近的金属板组成的。

．电容器的充放电过程 定义 充电过程 使电容器的两个极板带上等量异种电荷的过程 放电过程 使电容器两极板上的电荷中和的过程 过程示意图 电荷运动方向 电流方向 正电荷向板移动，负电荷向板移动 由负极板经导线、电源到正极板 正电荷由板向板移动(或负电荷由板向板移动) 由正极板经导线到负极板 ①每一极板所带电荷量的绝对值称为电容器所带的电荷量 ②电容器充电后，两极板间存在电场，从电源获得的能量储存在电场之中，特点 称为电场能。电场具有能量是电场物质性的重要表现③小灯泡闪亮一下，说明充放电电流短暂 ④两个过程互逆，电容器的电荷量、场强、能量变化趋势相反 二、电容器的电容 ．定义

电容器所带的电荷量跟它的两极板间的电势差的比值。 ．定义式 ＝。 ．物理意义

电容是表示电容器储存电荷本领大小的物理量。 ．单位

在国际单位制中，电容的单位是法拉，在实际使用中还有其他单位，如微法、皮法，它们之间的换算关系是： ＝ μ＝ 。

三、决定电容器的因素 ．实验探究

由于平行板电容器的电容与多种因素有关，故可以采取控制变量法探究。 ．平行板电容器的电容

()平行板电容器的电容与两极板的正对面积成正比，与两极板间的距离成反比，并跟板间插入的电介质有关。

()公式：＝。

．电容器的两个性能指标 ()一个是它的电容量；

()另一个是它的耐压能力，耐压值表示电容器正常使用时两个电极间所能承受的最大电压。

四、静电与新技术

．静电除尘的原理：先使空气中的尘埃带上负电，并在电场力的作用下被吸附到金属线上，当尘埃累积到一定程度时，可以在重力的作用下落入漏斗中，实现了除尘的作用。

．静电的危害与防止

静电产生危害的必要条件是积累足够多的静电荷，因此，防止静电危害的基本原则是：控制静电的产生和把产生的静电迅速移走以避免静电的积累。常用方法有静电接地、增加湿度、非导电材料的抗静电处理等。

．自主思考——判一判

()给电容器充电的过程，电容器所带电量在增大。(√) ()电容器所带电荷量越大，电容器的电容越大。(×) ()电容器两板间电压越大，电容器的电容越大。(×) ()电解电容器接入电路时要注意其极性。(√) ()防止静电危害就要保持空气干燥。(×)

．合作探究——议一议

()电容的定义式为＝，怎样理解这三个量之间的关系？某一电容器的是否变化？为什么电容的定义式又可写作＝？

提示：电容器两极板间的电势差随电荷量的增加而增加，电荷量和电势差成正比，它们的比值是一个恒量，每一个电容器都有一个属于自己的常数，与所带电荷量的多少无关。这个比值反映了电容器容纳电荷的能力大小。定义式＝，、是正比关系，所以＝＝。

()电容器的电容取决于哪些因素？

提示：电容器的电容取决于极板的正对面积、极板间距离以及极板间的电介质。 ()为什么在油罐车的下部拖一条铁链？

提示：油罐车下部的铁链是车的一条接地线，可以把多余的电荷引入大地，避免静电积累。

对公式＝及＝的理解及应用

．对电容的定义式＝的理解

()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＝来定义，但它却是由电容器自身的构造决定的，与所带电荷量和所加电压无关。即使电容器不带电，其电容仍然存在，并且是一个确定的值。

()通过 -图像来理解＝，如图--所示，在 -图像中，电容是一条过原点的直线的斜率，其中为一个极板上所带电荷量的绝对值，为两极板间的电势差，可以看出，电容器电容也可以表示为＝，即电容器的电容的大小在数值上等于两极板间的电压增加(或减小) 所需增加(或减少)的电荷量。

图 --

()通过-图像或-图像理解。

图 --

由图像看出：与、均无关。

．＝与＝的比较

平行板电容器的电容的决定式为＝，其中ε为电介质的相对介电常数，为两极板正对面积，为两极板间距，为静电力常量。(注：此式高考不做要求，但记住后有利于有关动态问题的分析) 公式 类型 意义 联系

[典例] 板间距为的平行板电容器所带电荷量为时，两极板间电势差为，板间场强为。现将电容器所带电荷量变为，板间距变为，其他条件不变，这时两极板间电势差为，板间场强为，下列说法正确的是( )

．＝，＝ ．＝，＝

．＝，＝ ．＝，＝

＝ 定义式 对某电容器∝，即＝不变，反映容纳电荷的本领 ＝ 决定式 平行板电容器，∝ε，∝，∝，反映了影响电容大小的因素 电容器容纳电荷的本领由来量度，由本身的结构(如平行板电容器的ε、、)来决定 [思路点拨]解答本题时应把握以下两点：

()恰当选择平行板电容器电容的决定式＝和电容的定义式＝分析问题； ()平行板电容器两极板间的场强＝。 [解析]＝＝＝，＝＝

当电容器所带电荷量变为，板间距变为时， ＝＝＝＝

＝＝＝，选项正确。 [答案]

本题考查平行板电容器极板间电势差、场强与所带电荷量及板间距的关系，意在考查考生应用＝、＝和＝综合分析问题的能力。

．某平行板电容器的电容为，带电量为，相距为，今在板间中点放一个电量为的点电荷，则它受到的电场力的大小为( )

解析：选 由电容的定义式＝得，板间电压为＝。板间场强大小为＝。点电荷所受的电场力大小为＝，联立得到，＝。