电容器的电容

江苏省南菁高级中学卞 望 来

教学目标

    一、知识目标

    l．知道什么是电容器以及常用的电容器．

    2．理解电容器电容的概念及其定义C=，并能用来进行有关的计算．

   3．知道平行板电容器的电容与哪些因素有关，有什么关系．

    4．知道公式C=及其含义．

    二、能力目标

    1．进一步培养学生的实验观察、分析的能力．

    2．提高学生综合运用知识的能力．

    三、情感态度与价值观

    渗透了事物的本质是自身的因素，即内因决定，不由外因决定的观点．

教学重点与难点

   重点是电容的概念，难点是电容的理解

教学方法

    类比法、实验探究法、讨论法．

教学用具

    静电计、平行板电容器、铁架台、电介质板、电容器示教板(上装各种电容器)、电池组、导线(若干)、联等．

    投影仪、投影片．

课时安排

    l课时

教学过程

    [投影本节学习目标与学法指导]

    (一)学习目标

    1．知道什么是电容器和电容器的功能．

    2．理解电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量．

    3．会计算平行板电容器的电容．

    4．知道常用的电容器有固定电容器和可变电容器两大类．

    (二)学法指导

    1．仔细观察实验现象，通过实验了解电容器的特点．

    2．类比理解电容器的电容．

    3．结合知识点的联系分析判断实际问题．

    [学习目标完成过程]

    [引入]   

    [实例引入]   

    教师出示电容器示教板(上装各种电容器)．   

[提问]

    大家是否认识这些电学元件?

    [引入]

    虽然看起来形式各异，但这些电学元件都是电容器，它在电子仪器中有广泛的应用．本节来认识电容器及其相关问题：

    [板书]电容器的电容．

    二、新课教学

    (一)电容器

    [实例探究]

    教师出示一纸质电容器并将其拆开，请大家观察它的构造．

    [学生活动]

    结合实物投影图示和教师点拨分析．

    [学生汇报观察结果]

    该元件有两片锡箔(导体)，中间是一层薄纸(绝缘)

    [引申]电容器的概念．

    类似这样，任何两个彼此绝缘且又相隔很近的导体就构成一个电容器．

    [实例分析]

    相邻两同学是否构成电容器?

    (构成，中间空气绝缘，人是导体且靠得近)

    两个平行金属板夹上一层绝缘物质能否构成一个电容器?

    (构成，金属板导电是导体，这种电容器叫平行板电容器，其中的绝缘物质称之为电介质)

    [学生活动]

    结合上面分析阅读课本相关内容再思考．

    [演示]

按图连接电路(注意电源电压不得超过电容器的最大耐压值)．          

当S接n和接6时，观察电流表指针的偏转情况．

[现象]

当S接a时,电流表指针发生偏转．

当S接b时,电流表指针反向偏转．

[CAI课件模拟上述过程]

S接a时：    S接b时：

 

    [学生活动]

    观察现象，分析规律．

    [教师点拨学生汇报]

    1．当电容器的两个极板与电源的两极相连时，电路中有电流通过，使电容器的两个极板带上异种电荷，这个过程叫充电．

    2．当用导线把已经充电的电容器两极板连接起来时，导线中也有电流通过，最后使电容器的极板不带电，这一过程叫放电．

    [引申]由于放电的最终结果是两极板都不带电，说明原来两极板所带电荷量异性等量．我们把一个极板所带电荷量的绝对值叫电容器的所带电荷量Q．

    [问题讨论]

    1．充放电的短暂电流说明什么问题?

    2．有电流就有电流做功，会消耗能量，伴随着能量的转化．在充放电过程中能量如何转化?

    [学生探究活动1]

阅读课本认识电场能

(极板带电→电场→电场能)

[学生探究活动2]

结合电场能的认识讨论问题、互动探究．

[学生汇报探究结果，同学补充，教师点拨]

1．充放电电流短暂说明这两个过程进行得很快，称之为哲态过程．

2．电容器充电：电能→电场能

电容器放电：电场能→其他形式能．

(二)电容

[问题思考]

电容器能起什么作用?

[学生活动]

请大家结合已有知识体系思考．

[教师点拨拓展]

电容器→电容→储存电荷、类比容器→储存物质(具体，水杯存水)．

[引申思考]

水杯存水的本领大小由什么来决定，电容器储存电荷的本领的决定因素呢?

[学生类比探究]

水→容器的容积．(本身结构决定)

电荷→电容器的电容．(本身结构决定)

[引入概念]

电容：反映电容器储存电荷的本领，用C表示．

[实例展示]

    [问题思考]

    如何能表征大容器储存水的本领大(由本身结构决定)?

    [学生探究活动]

    尝试各种方式．

    [师生互动]

    可用水量比深度来判断．

    [类比引申]

那电容器储存电荷的特性如何表征呢?是否也同水杯储水一样?一样的话，它涉及的是哪些物理量?

    [学生探究活动1]

    结合自身的知识体系思考、猜想．

    [学生探究活动2]

    阅读课本相关内容．

    [师生互动归纳]

    1．电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U成正比．

    2．电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫做电容器的电容．

    3．公式C=．

    4．单位：法拉(F)；微法(μF)；皮法(pF)

   1F=10⁶μF=10¹²pF

    5．电容器的电容由本身结构决定．

    Q=CUQ由C、U决定．

    (三)平行板电容器的电容

    [学生活动]   

    回顾平行板电容器．

    [演示]

    通过实验确定平行板电容器的电容同什么因素有关．

    [探究步骤]

    (1)投影实验装置

    把一已充电的平行板电容器和一静电计相连．

    (2)介绍静电计：

    静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量电势差．使用时把它的金属球跟一个导体相连(或者同时接地)，从指针的偏转角度就可以测出两个导体问的电势差．

    (3)演示并观察现象。

    a.保持极板上的电荷量Q不变，改变两极板的正对面积S，S越大，静电计指示的电势差越小．

    b.保持极板上的电荷量Q不变，改变两极板间的距离d,d越小,静电计指示的电势差越小．

    c.保持Q、S、d都不变，在两极板中间插入电介质，静电计指示的电势差减小．

    (4)分析总结：

    由C=可知，在Q一定的情况下，U越大，C越小．

    由a得到：S越大，U越小，则C越大．

    由b得到：d越小，U越小，则C越大．

    由c得到：插入电介质，U减小，C增大．

    理论和实验表明：

    平行板电容器的电容C跟介电常量ε成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比，即

    C=

[学生活动]   

    了解几种电介质的介电常数．

    (介电常数ε>1)

    [问题讨论]

    学生小组讨论探究课本的“思考与讨论”．

    [投影]分析提纲

    1．继续保持电容器的两极板与电源相连接的含义．

    2．切断与电源的连接(充电后)的含义．

    [学生活动]

    结合分析提纲推导分析．

    [抽查学生的推导分析]

    [师生互动推导]

    (1)充电后保持极板与电源相连接的含义是U不变．

由E=

 (2)充电后切断与电源的连接的含义是电容器的电荷量Q不变．

又由E=不变

 

[学生活动]

1．“思考与讨论”的变形推导(d在减小)．

2．互动探究体会推导过程和结论的特点，识记该推论条件及结果．

(四)常用电容器

[学生活动1]

阅读课本认识常见电容器，了解它们的构造和特点．

[学生活动2]

结合自主学习实践应用——辨认电容器示教板的各个电容属于哪一类．

[击穿电压]

加在电容器两极板上的最大限度电压，电容工作时的电压应低于击穿电压．

[额定电压]

指电容器长期工作时所能承受的电压，比击穿电压低．

说明：电容器上标的是额定电压．

(五)拓展应用

要使平行板电容器两极板间的电势差加倍，同时极板间的场强减半，下述四种办法中应采取哪种(    )

    A．两极板的电荷量加倍，板间距离为原来的4倍

    B．两极板的电荷量减半，板间距离为原来的4倍

C．两极板的电荷量加倍，板间距离为原来的2倍

    D．两极板的电荷量减半，板间距离为原来的2倍

    [参考答案]B

    三、小结

    1．结合板书学生自结．    2．对照学习目标检查自己的学习情况．