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

10.4 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，它内部的构造是怎样的？它是怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？ 电容器 思考与讨论P38 储存（充电） 释放（放电） 1.定义：任意两个相互靠近但彼此绝缘的导体构成的电学元件。 3.作用：存储电荷(存储电场能)。 一、电容器： 4.电路图符号： 2.平行板电容器：由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）构成。 绝缘物质（电介质） 5.电容器分类 以聚苯乙烯薄膜为电介质，两层铝箔为极板. 符号： （1）固定电容器 ②电解电容器： 用铝箔做一个极板，以铝箔上很薄的一层氧化膜为电介质，用浸过电解液的纸做另一个极板。 有正负极之分，连接时不能接错,不能接交流电 ＋ 符号： ①聚苯乙烯电容器： (2)可变电容器： 两极由两组铝片组成，固定的一组铝片叫做定片；可以转动的一组铝片叫做动片;空气为电介质。 通过转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，使得电容器的电容变化。 符号： 1.充电过程： 电子从电源的负极出发，流向下极板，电子从上极板出发流向电源正极（电子定向移动），导致两极板带等量异号电荷。 二、平行板电容器的充放电过程: ++++ ---- 充电现象（将开关拨到1）： (1)电流表指针右偏，说明有顺时针的电流； (2)与电源正极连接的极板失电子，带正电；与电源负极连接的极板得电子，带负电； (3)极板间形成从上到下的匀强电场； (4)充电时，电容器储存电场能； (5)充电完毕，电流表指针回到原位，电路中电流为0。 I - 2. 放电过程： 用导线将充电后的电容器两极接通，电子从负极板出发，流向正极板，两极板电荷发生中和，最终不带电。 ++++ ---- 放电现象（将开关拨到2): (1)电流表指针左偏，说明有逆时针的电流 (2)放电时，电容器储存电场能放出； (3)放电完毕，电场极板间电场为零； 极板所带电量为零； 电路中电流为零； 两极板之间电压为0。 - I 3.充电（放电）过程中电流（电压）随时间的变化图像 充电过程 放电过程 1.用图10.4-1的电路给电容器充、放电。开关S接通1，稳定后改接2，稳定后又改接1，如此往复。下表记录了充、放电过程中某两个时刻通过电流表的电流方向，试根据该信息。在表格内各空格处填上合理的答案。 练习：课本P43 减小 增大 2 1 减小 增大 电场能—焦耳热 电源能量—电场能 放电 充电 小结： 充 电 放 电 电流方向 电 压 电 荷 量 能 量 电源正极流向电容器正极板 电容器负极板流向电源负极 两极所带电荷量增加 两极间电压逐渐增加 直到与充电电压相等 电源的能量转化为电场能 电容器正极板流向 电容器负极板 两极所带电荷量减少 两极间电压逐渐减小 直至为0 电场能转化为其他形式能量 10 思考1.在放电I-t 图中画一个竖立的狭长矩形，它的面积的物理意义是什么？ t =0.2s可以认为电流I不变，因Q=I t ，即面积表示在0.2s内电容器的放电量。 思考2.怎样根据 I-t 图像估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量？试着算一算。 算出每一个格子的面积，大于半格算一个，小于半格舍去，图像所包含的格子的总面积为全过程释放的电荷量。 思考讨论课本P39 思考3：电容器充电过程中，两极板所带电荷量变多，两极板的电势差也在增大；放电过程中，两极板的电荷量变少，极板间的电势差也在减少。 那么，电容器所带电荷量和极板间电势差之间有怎样的定量关系呢？ 三、电容： 电容器所带电量Q与两极板间的电势差U比值叫电容器的电容，用C表示（课本P40）。 3.单位： 1F = 106μF = 1012pF 2.定义式： 1.定义： （采用比值定义） 4.物理意义：反映电容器容纳电荷（储存能量）的本领。 注意：这里的电容器所带的电荷量Q是指单个极板所带电荷量的绝对值。 法拉 F 电容器的电容在数值上等于使两个极板间电势差为1V时电容器需要带的电荷量。 5.公式变形： Q=CU 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 13 6.固定电容器（C一定）两极板间电压与电荷量关系图像： ΔQ U Q1 Q2 U1 U2 Q ΔU C== = 注：该公式是电容的定义式，但电容本身不由Q、U决定! 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 8.击穿电压和额定电压： (1)击穿电压：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