10.4 电容器的电容 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

4. 电容器的电容 水可以用容器储存起来，电荷也可以用一个“容器”储存起来。图中的元件就是这样的“容器”——电容器。那么它的内部结构是怎样的？它是怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？ 问题 3 4 5 6 １、定义： 任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，组成一个电容器。 一、电容器 平行板电容器 电介质 电容器的极板 电容器的极板 小窗口播放 观察电容器的充、放电现象 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － ＋Q －Q 2、电容器的充电： 将电容器两个极板带上电荷的过程，叫电容器的充电。电容器的充电过程中，两极板的电荷增加，极板间的电场强度增大，电源的能量不断储存在电容器中。 正极板 负极板 两板分别带等量异种电荷，每个极板带电量的绝对值叫电容器的带电量 E 有短暂的电流 两极间有电压 3、电容器的放电： 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。电容器两极正负电荷通过导线中和。 电容器的放电过程中，电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中的其他形式的能量。 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － ＋Q －Q 在放电过程中导线上有短暂的电流产生 用传感器观察电容器的放电过程 小窗口播放 拓展 电容器放电过程中电流随时间变化的图像 1、在图中画一个狭长矩形，它的面积的物理意义是什么？ 电荷量 2、怎样根据图像计算电容器在全部放电过程中释放的电荷量？ 图像与坐标轴间的面积 40格 Q=3.2×10-3C （2）将开关S1与1连接，电容器C1充电，稳定后，设其电量为Q0，断开开关S1。 （3）将数字电压表笔与A、B接触，测量C1电压为U1，把实验数据在表1中，断开表笔。 电容器所带的电荷量跟两极板间的电势差是否存在某种定量关系？ 实验探究：电容器两极板间的电势差跟所带的电荷量的关系 实验步骤 （1）按照如图所示电路将器件连接在木板上，各开关都处于断开状态。 精确的实验表明，一个电容器所带的电荷量与两极板间的电势差之比是不变的。不同的电容器，这个比一般是不同的，可见电荷量与两极板间的电势差之比表征了电容器储存电荷的特性。 (4)将开关S1与2连接，电容器C1与C2串联，稳定后电容器C1的电量变为，断开开关S1。 (5)将数字电压表表笔与A、B接触，测量C1电压为U2，把实验数据记录在表1中.断开表笔。 (6)将开关S2闭合,使电容器C2完全放电.断开开关S2。 (7)重复上述步骤(4)、(5)、(6)，依次使电容器C1的电量变为、、 记录对应的电压值U3 、U4 、U5 (8)断开各开关，整理实验器材，实验结束。 类比：圆柱型水杯容器的储水问题 h h A B C 1.水位每升高h，试比较A、B、C的储水量 2.哪个储水本领大？ 3.如何反映其储水本领？ V与h的关系 =S ++++ ---- ++ -- 类比 Q U ＝C 或 C大容纳电荷的本领大 C小容纳电荷的本领小 S的大小与V、h无关 U U Q Q C与Q、U 无关. S大容纳水的本领大 S小容纳水的本领小 Q ＝C U 你觉得哪一个定义式更好？ 1、定义： 电容器所带电量 Q 与电容器两极板间电势差U 的比值，叫电容器的电容。 2 定义式 电容器的电容由本身结构决定，与Q、U 无关. 3、单位：F 1F=1C/ V 1F=106μF =1012pF 4、物理意义：描述电容器容纳电荷的本领。 电容越大，表明在相同电势差情况下，电容器所带的电荷越多。 二、电容 5、 电容器上的标称值： （1）击穿电压：加在电容器上的电压若超过某一限度，电介质将被击穿，这个极限电压称为击穿电压． （2）额定电压：是指电容器长期工作时所能承受的电压，它比击穿电压要低，电容器上的标称电压是额定电压，电容器在不高于额定电压下工作都是安全、可靠的，不要误认为电容器只有在额定电压下工作才是正常的． 电容器的电容与电量Q及电压U都无关，由电容器本身决定。 与水桶截面积S类似。 1、关于电容，下列说法中正确的是 （ ） A．电容器的极板上带电量越大，这只电容器的电容就越大 B．电容器的极板间电压越大，这只电容器的电容就越大 C．如果电容器两极板上没有带电，它的电容为零 D．对某一个电容器来说，两板间的电势差随所带电量的增加而增加 D 小试牛刀 电容与电压U无关 2、如图所示，将平行板电容器两极板分别接在电压是6V的电池组正负极，跟电池组负极相连的极板带电量为-9.0×10-8C ，则电容器的带电量为 C，电容器的电容