10.4 电容器的电容 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

新课导入 水可以用容器储存起来，电荷是不是也可以用一个“容器”储存起来呢？ 第十章 静电场中的能量 第四节 电容器的电容 新课导入 图中的元件就是这样的“容器” ——电容器。 电视机主板 电容器是电气设备中的一种很重要的元件，在电子技术和电工技术中有很重要的应用。 新课导入 那么，电容器它的内部构造是怎样的？它是怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？ 可变电容器 固定电容器 电解电容器 陶瓷电容器 一、电容器 1.定义：在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质——电介质（空气也是一种电介质），就构成了一个最简单的电容器，叫作平行板电容器。 平行板电容器 金属板 金属板 绝缘物质（电介质） 极板 极板 2.电路图符号： 那么，如何往电容器内“装”电荷呢？ 3、电容器的充、放电。 （1）电容器的充电： 将电容器两个极板带上等量异种电荷的过程，叫电容器的充电。 U + + + + + + -Q +Q - - - - - - - G 两极间有电场 电容器充电的过程中，两极板的电荷量增加，极板间的电场强度增大，电源的能量不断储存在电容器中。 充电完成后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 正极板 负极板 有短暂电流产生 （2）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。 放电的过程中，电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。 + + + + + + Q +Q U G 有短暂电流产生 电容器总结： （3）若保持与电源连接，则板间电压 U 不变； （4）若断开电源，则极板所带电量 Q 不变。 （2）把一个极板带电量的绝对值叫做电容器的带电量,用Q表示； （1）充放电时间极短，充放电完成时，灵敏电流计的指针不偏转， 说明此时电路中没有电流。 类比法： 类比圆柱 型水杯容 器的储水 h h A B C 哪个储水本领大？ 如何反映其储水本领？ 既然电容器能储存电荷，那么如何反映电容器容纳电荷的本领大小呢？ 问题与思考： 容纳储存水 容纳储存电荷 电荷量 Q 水量 V 电势差 U 水位差 h 横截面 S 电容器 水容器 ？ 猜想： 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。 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（capacitance）。用C表示; 2.定义式： 3.单位：法拉（F） 1F=1C/ V 1F=106μF=1012pF 二、电容 （1）电容器电容C （2）电容器的耐压值：电容器所能承受的最大电压 加在电容器两极板上的电压不能超过某一个限度，超过这个限度，电介质将被击穿，这个电压称为击穿电压。 外壳上标的电压是额定电压 额定电压U 击穿电压Um < 【例题1】(多选)下列关于电容的说法正确的是(　　) A.电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量 B.电容器A的电容比B的大，说明A的带电荷量比B多 C.电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器需要带的电荷量 D.电容C与电荷量Q成正比与电压U成反比。 AC　 例2：有一个已充电的电容器，两极板之间的电压为3V，所带电荷量为4.5×10-4C，此电容器的电容是多少?将电容器的电压降为2V，电容器的电容是多少?所带电荷量是多少? 解：C描述的是物体本身的特性。电量Q或者电压U的改变，并不会改变电容C的大小。 Q1=CU1=1.5×10-4×2C=3.0×10-4C 问题与思考： 电容器的电容跟哪些因素有关？ 请同学们参考课本P41拓展学习部分。 三、探究影响平行板电容器电容的因素 实验结论： 1．电容C随正对面积S减小而减小 2．电容C随极板距离d减小而增大 3．电容C会随着插入不同的介质而变化 决定式： 两板间距离 两板正对面积 相对介电常数 静电力常量 几种常用电介质的相对介电常数 电介质 空气 煤油 石蜡 陶瓷 玻璃 云母 水 1.0005 2 6 6～8 4～11 2.0～2.1 81 空气的相对介电常数与1十分接近，研究中，空气对电容的影响一般可以忽略。 实验结论： 1．电容C随正对面积S减小而减小 2．电容C随极板距离d减小而增大 3．电容C会随着插入不同的介质而变化 决定式： 两板间距离 两板正对面积 相对介电常数 静电力常量 当电容器某个物理量发生变化时，又会引起怎样的变化？ d增加 C减小 Q=CU Q减小 E=U/d E减小 S减小 U不变 C减小 Q=CU Q减小 E不变 E=U/d (1)电容器始终与电源连接，U保持不变。 四、平行板电容器的动态分析 C减小 U=Q/C U增加 E不变 C减小 U=Q/