第十章 4 电容器的电容-2022-2023学年新教材高中物理必修第三册【金版教程】创新导学案课件PPT（人教版）

静电场中的能量 第十章 4．电容器的电容 1．知道电容器的组成，认识平行板电容器，通过实验感知电容器的充、放电现象。 2．理解电容的概念及定义方法，掌握电容的定义、定义式、单位，并会应用定义式进行简单的计算。 3．了解影响平行板电容器电容大小的因素，了解平行板电容器的电容决定式。 4．认识常见电容器，了解它们的特点和优点。 课前自主学习 导体 平行金属板 电介质 增加 增大 电容器 电流做功 之比 C 储存电荷 F μF pF 10－6 10－12 击穿 工作 低 距离d 正对面积S 相对介电常数εr 固定不变 聚苯乙烯 电解 改变 电化学 短 多 大 长 √ × × × √ × 课堂探究评价 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：水可以用容器储存起来，电荷可以用如图甲、乙所示的电容器储存，如图乙所示是最简单的一种电容器，根据图乙分析电容器的构造是怎样的？ 提示：电容器由两个彼此绝缘又相距很近的导体中间夹上一层电介质组成。 提示 活动2：如图丙所示实验电路，C表示电容器，将开关S断开时，电压表的示数为0，将开关S接1，可以看到电压表的示数迅速增大，随后逐渐稳定在某一数值，电流表中有短暂的从电源正极流向电容器正极板(与电源正极连接的极板)的电流，同时电流从电容器的负极板(与电源负极连接的极板)流向电源负极，随着电压表示数增大并逐渐稳定在某一数值，电流表的示数逐渐减小到0。之后，把开关S接2，观察电流表发现电流由电容器的正极板经过电阻R流向电容器的负极板，且电压表和电流表的示数不断减小，最后为0。根据该实验分析电容器是怎样“装进”和“倒出”电荷的？ 提示：将电容器的两个极板分别与电源的正、负极相连，电容器充电，“装进”电荷，与电源正极连接的极板带正电，与电源负极相连的极板带负电。充电时，电容器两个极板间的电压不断增大，最后稳定在某一数值。电容器充电后，将电容器的两个极板用导线(经过电阻)连接，电容器放电，“倒出”电荷，电容器两极板上的电荷中和，最后两极板都不带电，这也表明电容器充电时，两极板上带等量异种电荷。 提示 活动3：如图丁所示，电容器A、B相同，开始时A、B均不带电，S1、S2断开，然后把开关S1接1，使电容器A充电，充电结束后，电压表示数为一定值。接着，把开关S1接2，使A、B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，电压表的示数再次减少一半。继续上述的操作，观察发现每次把B和A并联后，电压表的示数都再次减少一半，这说明了什么？ 提示：每次把B与A并联前,电容器B都不带电,每次把B与A并联后,由于电容器A、B相同，电容器A上的电荷量都有一半分配给电容器B,即电容器A上的电荷量都减少为原来的一半，而电压表示数每次同时减少为原来的一半，说明电容器A上的电荷量与两极板间的电压的比值是一个定值。 提示 活动4：如图戊所示，用不同的容器装水，使容器中的水深为1 cm，横截面积大的容器需要的水多，这表明了不同的容器储存水的特性。类似地，如何表征不同的电容器储存电荷的特性？ 提示 活动5：我们知道用容器装水时，一个容器能够装进的水量是一定的，对一个确定的电容器，它能够储存的电荷量是无限的吗？ 提示：绝缘体是相对的，当绝缘体两端的电压足够大时，绝缘体也能导电。由电容器的构造以及两极板间的电压与电容器两极板上的电荷量成正比可知，当电容器极板上的带电量达到一定值时，电容器的两极板间的电压将达到某一足够大的数值，使电容器两极板间的绝缘物质导电，电容器正、负极板上的正、负电荷中和，电容器将不带电。即对一个确定的电容器，它能够储存的电荷量不能超过某一最大值。 提示 1．电容器 (1)组成：两个彼此绝缘又相距很近的导体。 (2)所带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值。 (3)充、放电 充电 把电容器接在电源上后，电容器两个极板分别带上等量的异种电荷的过程。充电后，两极板上的电荷由于互相吸引而保存下来，两极板间有电场存在，充电过程中将电源的电能储存在电容器中 放电 用导线将充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷中和的过程。放电后的两极板间不再有电场，放电过程中将电场能转化为其他形式的能量 2．对电容的理解 (1)电容器容纳电荷的本领类似于直筒形容器容纳水的本领。电容相当于直筒形容器的底面积，底面积越大，水位每上升1个单位高度，水量就增加得越多，而电容越大，两极板间电压每升高1 V，两板所带的电荷量增加得就越多。 例1　一个电容器所带的电荷量为4×10－8 C，两极板间的电压是2 V，那么这个电容器的电容