第七節(jié) 了解電容器第八節(jié) 靜電與新技術(shù)
[學(xué)科素養(yǎng)與目標要求]
物理觀念:1.知道什么是電容器及平行板電容器的主要構(gòu)造.2.理解電容的概念及其定義式.3.了解電容器充電和放電現(xiàn)象及能量轉(zhuǎn)換.4.了解靜電的危害及防止.
科學(xué)探究:1.會正確連接電路,認真觀察電容器的充放電過程.2.通過探究得出平行板電容器電容的影響因素.
科學(xué)思維:1.通過類比建立電容的概念;通過電容的定義進一步體會比值定義法.2.結(jié)合具體問題構(gòu)建電容器動態(tài)分析模型.
一、電容器和電容的基本知識
1.電容器
電容器是儲存電荷的裝置,它由兩個互相靠近、彼此絕緣的導(dǎo)體組成.
2.電容器的充放電
(1)充電:把電容器的兩極板分別與電池組的兩極相連,兩個極板分別帶上等量異種電荷的過程,充電過程中,從電源獲得的能量儲存在電容器中.
(2)放電:用導(dǎo)線把充電后的電容器的兩極板接通,兩極板上的電荷中和的過程,放電過程中,電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量.
3.電容
(1)定義:電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢差U的比值.
(2)公式C=,其中Q指一個極板上所帶電荷量的絕對值.
(3)單位:法拉,簡稱法,符號是F,1F=1C/V,1F=106μF=1012pF.
二、決定電容的因素
1.探究平行板電容器電容的決定因素
(1)靜電計:測量電容器兩極板間電勢差的儀器.
(2)探究方法:控制變量法
①保持Q和d不變,改變極板正對面積;
②保持Q和S不變,改變極板距離;
③保持Q、S、d都不變,極板間插入電介質(zhì).
(3)探究結(jié)論
平行板電容器的電容C跟介電常數(shù)εr成正比,跟極板正對面積S成正比,跟極板間的距離d成反比.
2.平行板電容器電容的表達式:
C=,εr為電介質(zhì)的相對介電常數(shù),真空時εr=1,其他介質(zhì)εr>1.
3.電容器的兩個性能指標:
(1)一個是它的電容量;
(2)另一個是它的耐壓能力,耐壓值表示電容器正常使用時兩個電極間所能承受的最大電壓.
三、靜電與新技術(shù)
1.靜電在技術(shù)上的應(yīng)用:
(1)靜電在技術(shù)上有許多應(yīng)用,比如激光打印、噴墨打印、靜電除塵、靜電噴涂、靜電植絨、靜電復(fù)印等.
(2)靜電除塵
①結(jié)構(gòu):將高壓電源的正極接在金屬圓筒上,負極接到懸掛在管心的金屬線上.
②原理:正、負極間有很強的電場,使氣體分子電離為電子和正離子.電子附在空氣中的塵埃上,向著圓筒運動而積累到金屬圓筒上,塵埃積累到一定程度,在重力的作用下落入下面的漏斗中.
2.防止靜電危害
(1)靜電產(chǎn)生危害的必要條件是積累足夠多的靜電荷.
(2)防止靜電危害的基本原則是:控制靜電的產(chǎn)生和把產(chǎn)生的靜電迅速引走以避免靜電的積累.常用方法有靜電接地、增加濕度、非導(dǎo)電材料的抗靜電處理等.
(3)舉例:①油罐車尾裝有一條拖在地上的鐵鏈;
②有些工廠的車間里保持一定的濕度;
③在橡膠中添加導(dǎo)電材料制成抗靜電橡膠.