資源簡介

(共22張PPT)
第十章　靜電場中的能量
平行板電容器的電容
1
了解影響平行板電容器電容大小的因素,并能進行有關的分析和計算
3
會分析平行板電容器中的力學問題
重難點
重點
2
掌握平行板電容器兩類動態變化問題的分析方法
重點
一、平行板電容器的電容
課堂核心探究
1.在探究影響平行板電容器電容大小的因素的實驗中靜電計在實驗中的作用是什么
反映兩極板之間的電壓,電壓越大,靜電計的指針偏轉的角度就越大。
2.如圖,實驗中待測電容器所帶的電荷量是否變化 實驗中怎樣知道電容器電容變大還是變小
實驗中待測電容器所帶的電荷量保持不變。靜電計的指針偏轉角度變大說明電容器電壓變大,所帶電荷量保持不變時由C=知電容減小,反之亦然。
有機玻璃板
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實驗：影響平行板電容器電容大小的因素
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改變d
改變S
改變電介質

方法：
控制變量法
板間距離d、正對面積S、介電常數ε、電容C、指針偏轉角θ
指針張角↑
電勢差↑
增大
減小
增大
減小
減小
增大
增大
減小
d 增大→ θ_____ → U → C______
結論：d 增大→ 則C______
S 減小→ θ → U → C______
結論：S 減小→ 則C______
ε 增大→ θ → U → C_____
結論： ε 增大→ 則C______
減小
增大
增大
減小
兩極板間距離
兩極板正對面積
靜電力常量
介電常數
真空εr =1
理論及實驗表明：
1.平行板電容器電容的決定因素:電容C與___________________________
成正比,與 成正比,與 成反比。
2.平行板電容器電容的決定式:C= ,εr為電介質的相對介電常數,k為靜電力常量。當兩極板間是真空時,εr= 。空氣的相對介電常數十分接近1。
兩極板間電介質的相對介電常
數εr
極板的正對面積S
兩極板間的距離d
1
[要點歸納]
1. (2023·南昌市高二期中)傳感器是自動控制設備中不可缺少的元件,已經滲透到宇宙開發、環境保護、交通運輸以及家庭生活等各個領域。幾種電容式傳感器如圖所示,其中通過改變電容器兩極板間的距離而引起電容變化的是
√
2.(2024·華東師范大學附屬東昌中學高二期中)如圖,我們在辦理身份證時進行了指紋采集。電容式指紋識別的原理是手指與傳感器表面接觸時,皮膚表面會和傳感器上許許多多相同面積的小極板一一匹配成電容不同的平行板電容器,從而識別出指紋的紋路。相比于極板與指紋的凸點處構成的電容器,極板與指紋溝(凹的部分)構成的電容器電容　　　(填“大”或“小”),若增大電容器的電壓,電容器電容將　　　 (填“變大”“變小”或“不變”)。
小
不變
C＝ C＝
特點 定義式 決定式
意義 對某電容器Q∝U，但 ＝C不變，反映電容器容納電荷的本領 反映了影響電容大小的因素
適用范圍 任何電容器 平行板電容器
2.電容器容納電荷的本領由電容來量度，由本身的結構(如平行板電容器的εr、S、d等因素)來決定。
二、平行板電容器的兩類動態問題
1.兩類基本問題
(1)電容器始終與電池兩極相連，讓電容器的某一物理量發生變化，求其他物理量的變化。處理原則：電容器上的電壓不變。
(2)電容器和電源連接后再斷開，電容器不充、放電而讓某一物理量發生變化，求其他物理量的變化。處理原則：電容器上的電荷量不變。
2.平行板電容器動態問題的分析方法
抓住不變量，分析變化量，緊抓三個公式：
3.平行板電容器的兩類典型問題基本思路
(1)U不變的情形
(2)Q不變的情形
3.(2024·廣州市高二期中)在某流水線上用如圖所示的傳感器來監控產品的厚度,其中A、B為平行板電容器的上、下兩個極板,上下位置均固定,且分別接在恒壓直流電源的兩極上,G是靈敏電流計。當產品的厚度變薄導致相對介電常數εr變小時,則有
A.極板間的電壓變小
B.極板上所帶的電荷量變大
C.平行板電容器的電容變大
D.有向右的電流流過靈敏電流計
√
4.一平行板電容器充電后與電源斷開,正極板接地,在兩極板間有一正電荷(電荷量很小)固定在P點,如圖所示,以E表示兩極板間的電場強度,U表示電容器的電壓,Ep表示正電荷在P點的電勢能。若保持負極板不動,將正極板移到圖中虛線所示的位置,則
A.U變小,E不變 B.E變大,Ep變大
C.U變小,Ep不變 D.U不變,Ep不變
√
1. A圖是通過改變電介質板在電容器兩極板間的深度引起電容變化的,A錯誤;B圖電容器的一個極板是金屬芯線,一個極板是導電液體,通過改變電容器兩極板間正對面積引起電容變化,B錯誤;
C圖是通過改變兩極板間的距離引起電容變化的,C正確;
D圖是通過改變動片與定片間的正對面積,引起電容變化的,D錯誤。
2.根據C=,極板與指紋溝(凹的部分)間距較大,構成的電容器電容小。因為電容器的電容由其本身的性質決定,所以若增大電容器的電壓,電容器電容將不變。
3.由題意可知,電容器的上、下兩個極板分別
接在恒壓直流電源上,因此極板間的電壓不
變,A錯誤;
當產品的厚度變薄導致相對介電常數εr變小
時,由平行板電容器的電容決定式C=,可知電容器的電容C減小,由電容的定義式C=,可知極板上所帶的電荷量Q變小,可知電容器放電,則有向右的電流流過靈敏電流計,B、C錯誤,D正確。
4.電容器充電后與電源斷開,說明電容器所帶電荷量不變,正極板向負極板移近時,兩板間距離d減小,由C=可知,電容C增大。又由U=可知,U變小,而由E===可知,電場強度E不變,則P點的電勢升高,正電荷的電勢能Ep=qφP變大。綜上可知,A項正確。

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