第10章 第4节 电容器的电容（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

第4节　电容器的电容 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 1.观察常见电容器的构造，建构电容器模型。 2．理解电容的概念，知道电容的单位。 3．了解电容器的类型、特性及作用。 　　理解电容的定义式，会用其分析、讨论、解决简单问题。 　　通过实验感知电容器的充、放电现象，理解电容器的工作原理。通过影响平行板电容器电容因素的实验探究过程，体会其中蕴涵的物理方法——控制变量法，并能够对问题进行定性、定量分析等。 　　了解电容器相关知识，体会电场知识对科学技术的影响。 [对应学生用书P49] 1．电容器，顾名思义，是“装电的容器”，是一种容纳电荷的器件。电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一，如图所示。判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)任意两个彼此绝缘且又相互靠近的导体都可组成电容器。(　　√　　) (2)电容器的电容与电容器所带电荷量成正比，与它两极板间所加电压成反比。(　　×　　) (3)公式C＝可用来计算任何电容器的电容。(　　×　　) (4)将电介质插入平行板电容器时，电容器的电容将变小。(　　×　　) (5)将平行板电容器两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小。(　　√　　) 2．(教材拓展P39)图10.4－3，如何根据放电的It图像估算电容器释放的电荷量？ 提示：It图像与坐标轴围成的图形的面积表示释放的电荷量。面积估算：先算出一个小格的面积，再乘以小格总数(数格时多于半格的算一格，少于半格的舍去)。 一、电容器 1．基本构造：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电容器。 2．充电、放电：使电容器两个极板分别带上等量异种电荷，这个过程叫充电。使电容器两极板上的电荷中和，电容器不再带电，这个过程叫放电。 3．从能量的角度区分充电与放电：充电是从电源获得能量储存在电容器中，放电是把电容器中的能量转化为其他形式的能量。 2．定义式：C＝。 3．单位：电容的国际单位是法拉，符号为F，常用的单位还有微法和皮法，1 F＝106 μF＝1012 pF。 4．物理意义：电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，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。 5．击穿电压与额定电压 (1)击穿电压：电介质不被击穿时加在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，电容器就会损坏。 (2)额定电压：电容器外壳上标的工作电压，也是电容器正常工作所能承受的最大电压，额定电压比击穿电压低。 三、平行板电容器的电容 1．结构：由两个平行且彼此绝缘的金属板构成。 2．电容的决定因素：电容C与两极板间电介质的相对介电常数εr成正比，跟极板的正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比。 3．电容的决定式：C＝，εr为电介质的相对介电常数，k为静电力常量。当两极板间是真空时，C＝。 四、常用电容器 1．分类：从构造上看，可以分为固定电容器和可变电容器两类。 2．固定电容器有：聚苯乙烯电容器、电解电容器等。 3．可变电容器由两组铝片组成，固定的一组铝片叫定片，可以转动的一组铝片叫动片。转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容就随着改变。 [对应学生用书P50] 探究点一_电容器及电容器的充放电 　 把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成如图所示的实验电路。 [问题设计] (1)把开关S接1，此时电源给电容器充电。在充电过程中，电压表和电流表的示数如何变化？说明了什么问题？ (2)把开关S接2，电容器对电阻R放电。在放电过程中，电压表和电流表示数如何变化？说明了什么问题？ 提示：(1)电压表示数迅速增大，随后逐渐稳定在某一数值，电流表示数逐渐减小至0，说明电容器两极板具有一定的电势差。充电完毕时电容器两极板带有一定的等量异种电荷，即使断开电源，两极板上的电荷仍然被保存在电容器中。 (2)电压表示数和电流表示数都逐渐减小，说明放电电流由电容器的正极板经过电阻R流向电容器的负极板，正负电荷中和。此时两极板所带的电荷量减小，电势差减小，放电电流也减小，最后两极板电势差以及放电电流都等于0。 1．充电过程的特点 (1)充电电流从电容器正极板流入，从电容器负极板流出，如图甲所示。 (2)充电时电容器所带电荷量增加，极板间电压升高，极板间电场强度增大。 (3)电容器充电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器两极板间电压与充电电压相等。 (4)充电过程中，其他形式的能转化为电容器中的电场能。 　 2．放电过程的特点 (1)放电电流从电容器正极板流出，从电容器负极板流入，如图乙所示。 (2)放电时电容器所带电荷量减少，极板间电压降低，极板间电场强度减弱。 (3)电容器放电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器不再带有电荷，电容器两极板间电压为零。 (4)放电过