2019_2020学年高中物理第一章电场第七八节了解电容器静电与新技术课件粤教版选修3_1.pptx
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1、第七节 了解电容器 第八节 静电与新技术,第一章 电 场,1.知道什么是电容器及平行板电容器的主要构造. 2.理解电容的概念及其定义式. 3.了解电容器充电和放电现象及能量转换. 4.了解静电的危害及防止.,学科素养与目标要求,物理观念:,1.通过类比建立电容的概念;通过电容的定义进一步体会比值定义法. 2.结合具体问题构建电容器动态分析模型.,科学思维:,1.会正确连接电路,认真观察电容器的充放电过程. 2.通过探究得出平行板电容器电容的影响因素.,科学探究:,NEIRONGSUOYIN,内容索引,自主预习,达标检测,课时对点练,预习新知 夯实基础,检测评价 达标过关,注重双基 强化落实,重
2、点探究,启迪思维 探究重点,自主预习,1.电容器 电容器是储存 的装置,它由两个互相靠近、彼此 的 组成. 2.电容器的充放电 (1)充电:把电容器的两极板分别与电池组的两极相连,两个极板分别带上 的过程,充电过程中,从电源获得的 储存在电容器中. (2)放电:用导线把充电后的电容器的两极板接通,两极板上的 的 过程,放电过程中, 转化为其他形式的能量.,一、电容器和电容的基本知识,电荷,导体,能量,绝缘,等量异种电荷,电场能,电荷中和,3.电容 (1)定义:电容器所带的 与电容器两极板间的电势差U的 . (2)公式C ,其中Q指一个极板上所带电荷量的绝对值. (3)单位: ,简称法,符号是F
3、,1 F1 C/V,1 F F pF.,电荷量Q,比值,法拉,106,1012,1.探究平行板电容器电容的决定因素 (1)静电计:测量电容器两极板间 的仪器. (2)探究方法: 法 保持Q和d不变,改变极板 ; 保持Q和S不变,改变极板 ; 保持Q、S、d都不变,极板间插入 . (3)探究结论 平行板电容器的电容C跟介电常数r成 ,跟极板正对面积S成 ,跟极板间的距离d成 .,二、决定电容的因素,电势差,控制变量,正对面积,距离,正比,电介质,正比,反比,2.平行板电容器电容的表达式: C ,r为电介质的 ,真空时r ,其他介质r 1. 3.电容器的两个性能指标: (1)一个是它的电容量; (
4、2)另一个是它的 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 电压.,相对介电常数,1,耐压,最大,1.静电在技术上的应用: (1)静电在技术上有许多应用,比如 、喷墨打印、静电除尘、静电喷涂、静电植绒、 等. (2)静电除尘 结构:将高压电源的 接在金属圆筒上, 接到悬挂在管心的金属线上. 原理:正、负极间有很强的 ,使气体分子电离为 .电子附在空气中的 上,向着 运动而积累到金属圆筒上,尘埃积累到一定程度,在重力的作用下落入下面的漏斗中.,三、静电与新技术,激光打印,静电复印,正极,负极,电子和正离子,电场,尘埃,圆筒,2.防止静电危害 (1)静电产生危害的必要条件是积累足够多的
5、静电荷. (2)防止静电危害的基本原则是:控制静电的 和把产生的静电迅速引走以避免静电的 .常用方法有静电 、增加 、非导电材料的抗静电处理等. (3)举例:油罐车尾装有一条拖在地上的 ; 有些工厂的车间里保持一定的 ; 在橡胶中添加 材料制成 橡胶.,产生,积累,接地,湿度,铁链,湿度,抗静电,导电,判断下列说法的正误. (1)电容器的电容跟它的带电荷量成正比.( ) (2)对于确定的电容器,它所充的电荷量跟它两极板间电压的比值保持不变. ( ) (3)将平行板电容器两极板的间距加大,电容将增大.( ) (4)将平行板电容器两极板平行错开,使正对面积减小,电容将减小.( ) (5)在平行板电
6、容器极板间插入电介质,电容将增大.( ) (6)飞机的轮胎用导电橡胶制成,方便在着陆时把静电引入大地.( ),即学即用,重点探究,(1)把电容器的两个极板分别与电源两极相连,对电容器进行充电,该过程中能量是如何转化的?当把电容器两极相接,使电容器放电,该过程中能量是如何转化的?,一、电容器 电容,导学探究,答案 充电过程中电源内的化学能转化为电容器内的电场能;放电过程中电容器的电场能转化为电路的内能.,(2)当电容器的带电荷量增加时,电容器两极板间的电势差如何变化?带电荷量Q和板间电势差U的比值是否发生变化?,答案 增大 不变,1.电容器的充电过程,电源提供的能量转化为电容器的电场能;电容器的
7、放电过程,电容器的电场能转化为其他形式的能. 2.电容器的充、放电过程中,电路中有充电、放电电流,电路稳定时,电路中没有电流.,知识深化,4.电容器的电容决定于电容器本身,与电容器的电荷量Q以及电势差U均无关.,例1 (2018哈尔滨三中高二月考)下列关于电容器的说法中正确的是 A.电容器所带的电荷量为两个极板所带电荷量的绝对值之和 B.电容器的电容与电容器所带电荷量成正比 C.一个电容器的电荷量增加Q1.0106 C时,两极板间的电势差升高U 10 V,则电容器的电容C1.0107 F D.放电后的电容器所带电荷量为零,电容也为零,解析 电容器所带的电荷量是指一个极板所带电荷量的绝对值,A错
8、误; 电容器的电容是反映其容纳电荷本领大小的物理量,完全由电容器本身的属性决定,与电容器是否带电及带电荷量多少无关,B、D错误;,例2 有一充电的电容器,两板间的电压为3 V,所带电荷量为4.5104 C,此电容器的电容是多少?将电容器的电压降为2 V,电容器的电容是多少?所带电荷量是多少?,电容器电压降为2 V时,电容不变,仍为1.5104 F. 此时所带电荷量为QCU1.51042 C3104 C.,答案 1.5104 F 1.5104 F 3104 C,二、平行板电容器,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)如图甲所示,保持Q和d不变,减小两极板的
9、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.,导学探究,答案 实验结论:S减小,电势差U增大,电容C减小.,(2)如图乙所示,保持Q和S不变,增大两极板间的距离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.,答案 实验结论:d增大,电势差U增大,电容C减小.,(3)如图丙所示,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.,答案 实验结论:插入电介质,电势差U减小,电容C增大.,知识深化,2.平行板电容器动态问题的分析方法 抓住不变量,分析变化量,紧抓三个公式:,3.平行板电容器的两类
10、典型问题 (1)开关S保持闭合,两极板间的电势差U恒定,,(2)充电后断开S,电荷量Q恒定,,例3 (2018彭州中学高二月考)如图1所示,两块相互靠近彼此绝缘的平行金属板组成平行板电容器,极板N与静电计金属球相连,极板M和静电计的外壳均接地,用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差U.在两极板相距为d时,给电容器充电,静电计指针张开一定角度.在整个实验过程中,保持电容器所带的电荷量Q不变,下面的操作中将使静电计指针张角变大的是 A.仅将M板向下平移 B.仅将M板向右平移 C.仅在M、N之间插入云母板(相对介电常数大于1) D.仅在M、N之间插入金属板,且不和M、N接触,图1,解析 仅将M板向
11、下平移,两极板正对面积减小,由C 可知电容减小,而电容器所带电荷量不变,由C 可得,板间电压增大,静电计指针张角变大,A正确; 仅将M板向右平移,板间距离减小,电容增大,而电容器所带电荷量不变,板间电压减小,静电计指针张角变小,B错误; 仅在M、N之间插入云母板,相对介电常数增大,电容增大,而电容器所带电荷量不变,板间电压减小,静电计指针张角变小,C错误; 仅在M、N之间插入金属板,相当于板间距离减小,电容增大,而电容器所带电荷量不变,板间电压减小,静电计指针张角变小,D错误.,静电计的使用 静电计是在验电器的基础上改造而成的,静电计由相互绝缘的两部分组成,静电计与电容器的两极板分别连接在一起
12、,则电容器两极板间的电势差就等于静电计上所指示的电势差U,U的大小可从静电计的刻度读出,可见,静电计指针偏角的变化表征了电容器两极板间电势差的变化.,例4 (多选)(2018郴州市高二上期末)如图2所示,两块水平放置的平行正对的金属板a、b与电源E相连,在与两板等距离的M点有一个带电液滴恰处于静止状态.若将b板向上平移一小段距离,但仍在M点下方,下列说法中正确的是 A.液滴仍将处于静止状态 B.M点电势升高 C.带电液滴在M点的电势能增大 D.在b板移动前后两种情况下,若将液滴从a板移到b板, 电场力做功相同,图2,解析 电容器与电源保持相连,电容器板间的电压不变,将b板向上平移一小段距离,根
13、据E 分析得知板间电场强度增大,液滴所受的电场力增大,液滴将加速向上运动,故A错误; 由UEdaM知,M与a间的电势差增大,a点的电势为零,M点的电势小于零,则知M点的电势降低,故B错误; 由于液滴带负电,则带电液滴在M点的电势能增大,故C正确; 在b板移动前后两种情况下,若将液滴从a板移到b板,两板间的电势差不变,根据电场力做功公式WqU知,电场力做功相同,故D正确.,学科素养 例4考查了平行板电容器相关的电势、场强动态分析以及带电体的受力问题.解题时要抓住以下要点或公式:电容器两极板间电压一定;F电qE;E ;M点的电势MEdaM等.通过综合应用提高了学生的思维能力,很好地体现了“科学思维
14、”的学科素养.,三、静电的应用与防止,1.应用静电现象的基本原理一般是让带电的物质微粒在电场力作用下奔向并吸附到异性电极或带电体上. 2.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引走以避免静电的积累.,例5 (多选)如图3为静电除尘器除尘机原理的示意图.尘埃在电场中通过某种机制带电,在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积,以达到除尘的目的.下列表述正确的是 A.到达集尘极的尘埃带正电荷 B.电场方向由集尘极指向放电极 C.带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同 D.同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大,图3,解析 集尘极与电源的正极相连带正电,放电极带负电,尘埃在电场力作用下
15、向集尘极迁移,说明尘埃带负电荷,A项错误; 电场方向由集尘极指向放电极,B项正确; 带电尘埃带负电,因此所受电场力方向与电场方向相反,C项错误; 同一位置电场强度一定,由FqE可知,尘埃电荷量越多,所受电场力越大,D项正确.,达标检测,1,2,3,4,1.(电容器 电容)对电容C ,以下说法正确的是 A.电容器充电电荷量越多,电容增加越大 B.电容器的电容跟它两极板间所加电压成反比 C.电容器的电容越大,所带电荷量就越多 D.对于确定的电容器,它所带的电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变,1,2,3,4,2.(电容的计算)一个已充电的电容器,若使它的电荷量减少3104 C,则其电压减小为原
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- 2019 _2020 学年 高中物理 第一章 电场 第七 八节 了解 电容器 静电 新技术 课件 粤教版 选修 _1
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