10.4.1 电容器的电容—人教版（2019）高中物理必修第三册教案

课 时 教 案 第 10 单元 第 6 案 总第 11 案 课题： §10. 4.1 电容器的电容 【教学目标与核心素养】 1．了解电容器的基本结构，知道充放电及能量转化 2．理解电容器的概念及公式C=Q/U，并能进行有关计算 3．知道平行板电容器，知道C=εs/4πkd及各量含义 【教学重点】 1．电容器及充放电 2．C=Q/U和C=εs/4πkd的理解 【教学难点】 1．C=Q/U和C=εs/4πkd的理解 【教学过程】 引入： 两个带异号电荷的金属板： 相当于能储存电荷和电能的容器（装置） 一、电容器： 1．电容器： 任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，组成一个电容器 ⑴两极板：正极板、负极板 ⑵电介质： ⑶电容器的带电量：一个极板上电量的绝对值 2．演示实验：观察电容器的充、放电现象。 ⑴充电：（带上电荷）使电容器两个极板带上电荷的过程，叫电容器的充电。 过程中：有短暂的充电电流 充电后： 电容器两极板间电压与充电电压相等。 储存电能：由电源获得的电能储存在电容器中。 ⑵放电：（失去电荷）用导线将充电后的电容器两极接通，两极失去电荷的过程，叫电容器的放电。 过程中：有短暂的放电电流 放电后： 电容器把储存的能量通过电流做功转化为其他形式的能量。 3．电容器的作用：容纳电荷、储存电能 二、电容： 1．实验：探究电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系 如图 10.4 -4 所示。取一个电容器 A 和数字 电压表相连，把开关S1接1，用几节干电池串联后给A充电， 可以看到 A 充电后两极板具有一定的电压。 把开关S1 接 2，使另一个相同的但不带电的电容器B 跟A并联（注意不要让手或其他导体跟电容器的两极板接触， 以免所带电荷漏失），可以看到电压表示数变为原来的一半； 断开开关S1，闭合开关S2，让B的两极板完全放电，随后 再断开开关S2，把 B和A并联，电压表示数再次减少一半。 还可以继续这样操作…… 实验表明：电容器的电荷量变为原来的一半时， 其两极板间的电势差也变为原来的一半。 精确的实验表明，一个电容器所带的电荷量Q与两极 板之间的电势差U之比是不变的。不同的电容器，这个比 一般是不同的，可见电荷量Q与电势差U之比表征了电容 器储存电荷的特性。 2．定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U之比，叫做电容器的电容。定义式：C = 数值上等于两极板件电压为1v时极板上所需的带电量，电荷量越多，表示电容器的电容越大。 说明： ⑴Q、U的含义 ⑵定义式，C与Q、U无关，只由电容器本身的构造决定 ⑶C = = C = 2．单位：法拉：F 1F=106μF=1012pF 3．物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。 三、平行板电容器电容 1．平行板电容器： ⑴基本结构： 两块彼此绝缘.互相靠近的平行金属板组成 ⑵带电特点：两极板带等量异种电荷，分布在正对两板的内侧 ⑶板间电场：匀强电场，场强大小E= U/d ，方向由正极板指向负极板 探究：影响平行板电容器的因素： ⑴如图1所示，保持Q和d不变，改变两极板的正对面积， 观察电势差U的变化，判断电容C的变化． ⑵如图2所示，保持Q和S不变，改变d的大小， 观察电势差U的变化，判断电容C的变化． ⑶如图3所示，保持Q、S、d不变，插入电介质， 观察电势差U的变化，判断电容C的变化． 2．平行板电容器电容：C = 影响电容的决定式 表达式中各物理量的含义： 例：对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是（BCD） A.将两极板的间距加大，电容将增大 B.将两极扳平行错开，使正对面积减小，电容将减小 C.在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大 D.在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板，电容将增大 四、常用电容器 1．构造 ⑴固定电容器：聚苯乙烯电容器 符号： 点解电容器， 符号： ⑵可变电容器：定片和动片构成， 符号： 2．击穿电压： 两极板间的电介质被击穿时的电压，称为击穿电压。 额定电压： 电容器正常工作时的电压（电容器外壳上标的电压）。 例1．对于给定的电容器，描述其电容C、电量Q、电压U之间相互关系的图象正确的是（ C ） 2．关于已充上电的某个平行板电容器，下列说法正确的是：( BD ) A.两极板上一定带等量异号电荷 B.两极板所带的电荷量为两极板所带电荷量的绝对值之和 C.电容器带电荷量多，说明它容纳电荷的本领大 D.某电容器带电荷量越多，两极板间的电势差就越大 3．有一充电的电容器，两板间的电压为3V，所带电荷量为4.5×10-4C。