10.4 电容器的电容 教学课件-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 学习目标 1.知道电容器和平行板电容器的概念，掌握电容器的充、放电现象 2.理解电容的定义、公式、单位、物理意义 3.了解平行板电容器电突公式，及影响平行板电容器大小的因素 4.会分析平行板电容器的动态变化(难点: 电势变化 ) 新知导入 我们知道，水可以用容器储存起来，以备不时之需。那么电荷能否也像水一样储存起来呢？ 莱顿瓶就是一种最早用来贮存电荷的电容器。 电容器 新知导入 电容器在我们当今生活中随处可见，如吸尘器、电脑、电视机、收音机等几乎所有用电器中都有电容器。 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？ 今天我们就来学习电容器的电容。 吸尘器 一、电容器 １.构造： 任何两个彼此绝缘又相距很近的导体组成一个电容器。 平行板电容器 电容器的极板 电容器的极板 电介质 * （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。 正极板 负极板 有短暂的电流 两极间有电压 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 从能量转移角度：电源的电能转移成电容器的电场能 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － － ＋Q －Q * （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。 在放电过程中导线上有短暂的电流产生 U=0 从能量转移角度：电容器的电场能转化成其他形式的能量 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － － ＋Q －Q * 二、电容 1、定义：电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫电容器的电容. U 3、物理意义：反映电容器容纳电荷本领大小的物理量。 2、定义式： (理解:电容与Q、U无关，由电容器本身决定) Q：指每一个极板带电量绝对值 U：表示电容器两板之间的电势差—电压。 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － － ＋Q －Q * 4、电容的单位： 法拉，简称法，符号F 还有：微法（µＦ）、皮法（pＦ） 1F=1C/V 当一个电容器带1C电量时，两极间电压是1V，那么这个电容器的电容就是1F * 容纳储存水 容纳储存电荷 电荷量Q 水量V（相当于体积） 电势差U 水位差h（相当于高度） 横截面S Q/U比值 比值表示容纳水的本领 理解：类比水容器（水容器一旦制作出来，容纳水量的多少也就确定了） 怎样分析水容器容纳水的本领呢？ + + + + + + + + + - - - - - - - - - 电容器 水容器 * 1、下列说法正确的是（   ） A、电容器一极带电＋Q，另一极带电－Q，则此电容器不带电 B、电容器两极板间电压越高，电容越小 C、电容器所带的电荷越多，电容就越大 D、电容器所带电荷增加一倍，则两极间的电压也一定增加一倍 练习 D * 问题：既然电容器的电容与电荷量和电源电压无关，那么影响电容器电容的主要因素应该是什么？ 我们以最简单的电容器----平行板电容器为例，来探究影响电容器电容大小的因素。 * 影响平行板电容器电容的因素有哪些？ 猜想： 板间距离 正对面积 绝缘材料 极板材料 三、平行板电容器的电容 （4）改变极板材料 * 探究平行板电容器的电容 平行板电容器是最简单的，也是最基本的电容器。几乎所有电容器都是平行板电容器的变形。平行板电容器的电容是由哪些因素决定的呢？ 1.实验器材 静电计、平行板电容器、电介质（例如有机玻璃板） 2.实验步骤 （1）保持极板上的电荷量 Q 不变，两极板间的距离 d 也不变，改变两极板的正对面积 S，观察静电计指针的变化得到两极板之间电势差的变化。根据电容的定义式 ，得到正对面积 S 对电容 C 的影响。 如图减小两极板的正对面积 S，静电计指示的电势差增大，C减小。 如图增大两极板间的距离 d，静电计指示的电势差增大，由 知C减小。 （2）保持极板上的电荷量 Q 不变，两极板的正对面积 S 也不变，改变两极板间的距离 d，通过静电计指针的变化可得到两极板之间的距离 d 对电容 C 的影响。 3.理论和实验表明 平行板电容器的电容C跟相对介电常数εr成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比，即： εr是一个常数，与电介质的性质有关，叫作电介质的相对介电常数。 （4）保持 Q、S、d 都不变，在两极板间插入电介质，例如有机玻璃板。通过静电计指针的变化可得到两极板之间电介质的存在对电容 C 的影响。 如图在两极板间插入电介质，静电计指示的电势差减小，由 知C增大。 例1.