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1、2022年高中物理《電容器 電容》教案2 魯科版選修3-1
【教學(xué)目的】
1、解電容器的構(gòu)造、種類(以及*電路圖符號)
2、理解電容器在電路中的基本工作——充電和放電;了解電容器在技術(shù)上應(yīng)用的實(shí)例。
3、知道電容的物理意義,了解影響電容的因素,了解影響平行板電容器電容的大小的因素,了解電容器的工作電壓和擊穿電壓的意義。
【教學(xué)重點(diǎn)】
了解電容器的構(gòu)造、理解電容器在電路中的充電和放電、掌握電容的概念
【教學(xué)難點(diǎn)】
掌握電容的概念
【教學(xué)媒體】
1、 實(shí)驗(yàn)器材:各種電容器若干;拆好的紙制電容器(分組);電容器展示板
2、 課件:電容器充放電過程的FLASH
【教學(xué)安排】
2、【新課導(dǎo)入】
直接導(dǎo)入:電容器是電氣設(shè)備中的一種很重要的元件,在電子技術(shù)和電工技術(shù)中有很重要的應(yīng)用,例如在洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、電視機(jī)中都有電容器。今天我們就來一起認(rèn)識電容器。
【新課內(nèi)容】
1. 認(rèn)識電容器:
(1) 外形和構(gòu)造——展示各種電容器,體會電容器的大小、外形有巨大的差別。
請同學(xué)們拿出拆好的紙質(zhì)電容,觀察它的內(nèi)部構(gòu)造并說出看到的情況。
——電容器有兩片錫箔(導(dǎo)體),中間用紙(絕緣體)隔開,每片錫箔引出一個(gè)電極。
實(shí)際上,任何兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體都可以看成一個(gè)電容器。
板書:1、電容器:任何兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體都可以看成一個(gè)電容器。
①主要構(gòu)造:兩個(gè)
3、金屬極板各引出一條導(dǎo)線,中間夾有絕緣介質(zhì)。
(2)種類:邊板書邊介紹:2、按絕緣介質(zhì)分,有:云母電容器、陶瓷電容器、紙質(zhì)電容器、電解電容器(用鋁箔做陰極,氧化膜做絕緣介質(zhì),浸過電液的紙做陽極——分陰陽,所以只能單向?qū)щ姡话磧蓸O板間距離或兩極板間的正對面積是否可調(diào),可分為:固定電容器、可變電容器、半可變電容器;它們的符號如右圖所示
(2) 電容器的工作方式:FLASH演示:當(dāng)原本不帶電的電容器的兩個(gè)極板與電源的正負(fù)極相連時(shí),電路中有短暫電流通過,從而使兩板帶上等量的異種電荷,此時(shí),在兩極板間建立了電場,電荷越多,電場越強(qiáng),電勢差越大。等到合場強(qiáng)為零,電路中就沒有電流了。
板書:3、使電容
4、器兩極板帶上等量異種電量的過程叫做充電。一個(gè)極板所帶電量的絕對值叫做電容器所帶的電量,用Q表示。
電容器充電的過程,就是兩極板帶上電荷的過程,也就是極板間建立電場,產(chǎn)生電勢差,儲存電場能的過程。
反之,用導(dǎo)線將原本帶電的電容器兩極板連接起來時(shí),由于電路中有電勢差,有放電電流通過,兩極板上的電量中和,兩極板間的電場、電勢差消失,這個(gè)過程叫做放電。
板書:放電:兩極板上的電量中和的過程。
電容器在電路中的工作就是這樣,通過一定的方式使電容器充電后再放電,利用這一規(guī)律來達(dá)成電路的控制。好比一個(gè)水杯的作用就是先用來盛水,然后再在某些條件下把水倒出。
閱讀書P41/電容器的應(yīng)用。
2
5、. 了解電容:
水杯盛水的能力有所不同,而電容器容納電荷的本領(lǐng)也有所不同,我們把這叫做電容器的電容。
板書:4、電容 ①意義——用來描述電容器容納電量的本領(lǐng)
我們通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),同一個(gè)電容器所帶電量Q越大,其兩極板間的電壓U也越大,但電量與電壓的比值Q/U不變,而不同電容器的這一比值不同。好比一個(gè)直形水容器,同一個(gè)容器的盛水高度越高,水量就越大,但水量/水高=定值;但不同水容器的比值不一樣。這說明Q/U這一比值能代表電容器自身的性質(zhì)。我們就用該比值來表示電容器的電容值。
板書: ②定義——電容=電量/電壓 ③符號:C
④公式——C=Q/U ⑤單
6、位:法拉(簡稱:法)用F表示,1F=1C/V
⑥電容是標(biāo)量。
幾點(diǎn)注意:1、電容器是一種元件,而電容則是一個(gè)物理量,用來表示電容器的性質(zhì)
2、電容器容納電荷的本領(lǐng)相當(dāng)于直筒形容器容納水的本領(lǐng)。但電容是相當(dāng)于直筒形容器的底面積,底面積越大,水位每上升1個(gè)單位高度,水量就增加的越多,而對應(yīng)的電容越大,就是兩極板間電壓每升高1V,兩板就會多容納更多的電量。這里的“容納”并不是指容器可盛的最大水量或電容器可帶的最大電量。
3、直筒形容器可帶的最大水量出來底面積外還要取決于它的高度,而電容器的最大電量除了電容外還要取決于它可能達(dá)到的最大電勢差。這個(gè)電勢差叫
7、做擊穿電壓。當(dāng)兩板間的電壓超過擊穿電壓時(shí),板間的絕緣題會被強(qiáng)大的場強(qiáng)擊穿變成導(dǎo)體而放電。所以電容器可帶的最大電量Qm=C·Um。在電容器的外殼上寫著額定電壓等參數(shù),額定電壓就是電容器安全工作時(shí)的電壓上限。
板書:5、電容器兩板間所加工作電壓不能超過擊穿電壓(額定電壓)。
例1:書P40/C=1.5μF,U=90V,求Q=?(解略)
強(qiáng)調(diào) ①F是一個(gè)很大的單位,通常電容的單位用μF或Pf。收音機(jī)里常用的電容從幾個(gè)皮法到幾十個(gè)微法。
②若該電容接在180V的電壓上(未超過擊穿電壓),則Q/=2Q;但電容C不變。說明電容雖由電壓和電量計(jì)算,但電壓和電量的比值不變。
鞏固:書P42/1、
8、2、3
3. 平行板電容器:
電容的值不由電壓和電量決定,那到底取決于什么因素呢?由于電容器的種類很多,這里我們也選取最簡單的電容器——平行板電容器來分析。
板書:6、平行板電容器:由兩個(gè)互相平行且彼此絕緣的金屬板構(gòu)成。
猜想:如何讓平行板電容器在電壓不變的情況下帶上更多的電量?
學(xué)生闡述,教師歸納總結(jié)并闡述其原理——方法1、增大兩板面積;方法2、減小兩板距離;方法3、在兩板間插入金屬板(相當(dāng)于減小兩板間距)或者在兩板間插入介質(zhì)板。
板書: 平行板電容器的電容取決于兩板間的正對面積(C∝S)、兩板間距(C∝1/d)和兩板間的介質(zhì)(有介質(zhì)比無介質(zhì)電容大)。
所以可變電容就是在
9、改變電容器的正對面積。而柱極體話筒是利用電容器兩板間的距離變化來該變電容器,水位測量儀則是利用電容器兩板間的介質(zhì)變化來改變電容,這些方式能將力學(xué)量——如:位移轉(zhuǎn)化成電學(xué)量來測量。
4. 靜電計(jì)
展示靜電計(jì),讓學(xué)生觀察。要求看出它與驗(yàn)電器的差別,。
我們把驗(yàn)電器的金屬球和外殼同時(shí)與電容器的兩端連接起來,這時(shí)驗(yàn)電器就成了靜電計(jì)。靜電計(jì)是測什么的呢?
演示:拉開帶電的平行板電容器的兩極板,發(fā)現(xiàn)靜電計(jì)的箔片張角增大。錯開兩極板,減小其正對面積,發(fā)現(xiàn)箔片張角也增大,插入介質(zhì),發(fā)現(xiàn)張角減小。
結(jié)論:電容增大時(shí),張角減??;電容減小時(shí),張角變大。猜想:是否張角與電容大小成反比?
進(jìn)一步演示:將電容器保持與電源相連,同樣做上述改變,發(fā)現(xiàn),電容改變時(shí),靜電計(jì)張角都不變。
結(jié)論:前者電量不變,當(dāng)電容增大時(shí),電壓與電容成反比例變化;后者電壓不變,當(dāng)電容增大時(shí),電量也隨之增大。可見,靜電計(jì)測量的是電壓。
課后思考:靜電計(jì)與電壓表在測量上有何不同?
5、總結(jié)本課內(nèi)容。
【課后作業(yè)】
教材全練P23-24
【課后反思】