2.5 科学探究：电容器 学案（含答案）

第5节　科学探究：电容器 [学习目标] 1.知道电容器的概念，认识常见电容器。 2.理解电容的概念及定义方法。 3.知道平行板电容器的电容，并了解影响电容器电容大小的因素。 4.应用电容的定义式进行简单的计算，体会比值定义的方法。 5.知道改变平行板电容器电容大小的方法。 6.观察电容器的充、放电现象 7.探究影响平行板电容器电容大小的因素。 [基础梳理] 一、观察电容器的充、放电现象 1.电容器：能储存电荷的电学元件称为电容器。两块彼此绝缘的平行金属板可组成最简单的电容器，即平行板电容器。 2.电容器的充电、放电 (1)充电：把电容器的两极板分别与电池组的两极相连，两极板上分别带上等量的异号电荷的过程。 (2)放电：充电后的电容器两极板通过电流计接通，电路中会形成瞬时电流而发生放电，使两极板的电荷中和而不再带电。 二、电容器的电容 1.电容 (1)定义：电容器的电荷量Q与两极板间的电压之比。 (2)公式：C＝。 (3)单位：在国际单位制中，电容的单位是法拉，简称法，符号F。 1 F＝1 C/V，常用单位还有微法和皮法。换算关系1 F＝106 μF＝1012 pF。 (4)物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。 2.平行板电容器 (1)结构：由两块彼此绝缘、互相靠近的平行金属板组成，是最简单的，也是最基本的电容器。 (2)决定因素：平行板电容器的电容与两平行极板正对面积S成正比，与电介质的相对介电常数εr成正比，与极板间距离d成反比。 (3)表达式：C＝。式中k为静电力常量。 三、常见电容器及其应用 1.电容器的分类 (1)按照导体极板间所用的电介质分类：空气电容器、云母电容器、纸质电容器、陶瓷电容器、涤纶电容器、电解电容器等。 (2)按电容器的电容是否可变分类：可变电容器和固定电容器等。 2.额定电压和击穿电压 (1)额定电压：电容器安全工作时电压的上限。它比击穿电压要低。 (2)击穿电压：是电容器的极限电压，超过这个电压，电容器内的电介质将被击穿，电容器将被损坏。 3.应用 利用电容器可以测量水位，驻极体话筒也是利用电容器的原理制造的。 四、电容两个公式比较 公式 C＝＝ C＝ 特点 定义式(计算式) 决定式(平行板电容器) 意义 对某电容器Q∝U，反映了电容器容纳电荷的本领大小 对平行板电容器，C∝r，C∝S，C∝，反映了影响电容大小的因素 [能力拓展] 一、观察电容器的充、放电现象 1.电容器充、放电特点 (1)充电过程是将电能储存在电容器中的过程。 充电过程特点(如图乙所示) ①充电电流方向为从电源的正极流出的电流的方向。 ②电容器所带电荷量增加。 ③电容器两极板间电压升高。 ④电容器中电场强度增大。 ⑤充电过程中电容器从电源获取的能量为电能。 (2)放电过程是将储存的电场能转化为其他形式能量的过程。 放电过程特点(如图丁所示) ①放电电流方向是从正极板流出的电流的方向。 ②电容器两极板上电荷量减少。 ③电容器两极板间电压降低。 ④电容器中电场强度减小。 ⑤电容器的电场能转化成其他形式的能量。 2.实验步骤 (1)调节直流可调电源，输出为6 V，并用多用电表校准。 (2)断开开关，正确连接实物图，电路图如图。 (3)把单刀双掷开关S和触点1连通，观察电容器的充电现象，并将现象记录在表格中。 (4)把单刀双掷开关S和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将现象记录在表格中。 (5)断开开关。 3.实验结论 实验项目 实验现象 电容器 充电 灯泡 亮度由明到暗最后熄灭 电流表1 读数由大到小最后为零 电压表 读数由小到大最后等于电源电压 电容器 放电 灯泡 亮度由明到暗最后熄灭 电流表2 读数由大到小最后为零 电压表 读数由大到小最后为零 二、电容器的电容 1.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。 2.C＝是电容的定义式。电容器的电容决定于电容器 ... ...