10.4.1 电容器的电容-【飞黄腾达】2024-2025学年高二物理同步精品备课（人教版2019必修第三册）

第十章 静电场中的能量 第四节 电容器的电容 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 瓶子可以装水，那能不能储存电荷呢？ 莱顿瓶就是一个能储存电荷的瓶子 新课导入 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 能储存电荷的“容器”——电容器 什么是电容器？它的内部构造是怎样的？ 它是怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？ 新课导入 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 电容器 定义：两个相互靠近的导体，中间夹一层不导电的绝缘介质，这就构成了电容器。电容器是储存电量和电能（电势能）的元件 电路图符号: 平行板电容器: 两块彼此隔开平行放置的金属板构成的简单电容器 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 实验：观察电容器的充、放电现象 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI E 电容器 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E 增大，电源的能量不断储存在电容器中 ＋Q －Q ＋＋＋＋＋＋ －－－－－－ 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 有短暂的电流 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI E 电容器 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 ＋＋＋＋＋＋ －－－－－－ 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 有短暂的电流 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 电容器 用传感器观察电容器的充放电过程 实验器材 电流传感器 单刀双掷开关 定值电阻 学生电源 电容器 导线 拓展延伸 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 电容器 用传感器观察得到的电容器放电的I-t 图像 I-t图像“面积”表示电荷量 I t 拓展延伸 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 例题1.某同学利用如图所示的实验电路观察电容器的充、放电现象，下列说法正确的是(　　) A. 把开关S接1，电压表和电流表示数均逐渐增大 B. 把开关S先接1再断开，断开后电压表示数立即变为零 C. 电容器充电与放电过程，通过电流表的电流方向相同 D. 电容器放电过程，电压表和电流表示数均逐渐减小 D 例题讲解 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 电容器能储存多少电荷呢？能无限量吗？ 瓶子装水有极限 类比 电容器储存电荷也有极限 行合一 格物致知 想一想 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 在电容器充电实验中，随着两极板之间的电势差的增大时，极板储存的电荷量也在增加，那么，电容器带电荷量跟两极板间电势差是否存在某种定量关系？该如何去探究呢？ 实验：探究电容器两极板间电势差与所带电荷量之间的关系 行合一 格物致知 想一想 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 实验：探究电容器两极板间电势差与所带电荷量之间的关系 实验电路 Q Q Q Q Q Q U U U U U U 是一个常量 电容 做一做 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 电容器的电容 电容 定义：电容器所带电量 Q 与电容器两极板间电势差 U 之比 定义式: 单位: 物理意义： 法拉，简称法（F） 描述电容器容纳电荷的本领，在相同电势差情况下，电容器电容越大所带的电荷越多 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 如下是某同学笔记本上的内容 他的笔记正确吗？为什么？ 电容器的电容由本身结构决定，与Q、U 均无关 不正确 行合一 格物致知 想一想 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 例题1.对于某一电容器，下列说法正确的是( 　) A．电容器所带的电荷量越多，电容越大 B．电容器两极板间的电势差越大，电容越大 C．电容器所带的电荷量增加一倍，两极板间的电势差也增加一倍 D．电容器两极板间的电势差减小到原来的，它的电容也减小到原来的 C 例题讲解 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 电容器的电容 电容器的额定电压与击穿电压 额定电压 击穿电压 外壳上标的电压是额定电压，电容器长期工作时所能承受的电压。 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，这个极限电压称为击穿电压 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 静电计 工作原理：当静电计的金属杆与金属外壳间有电势差时(金属指针与外壳构成一个电容器)，由于静电斥力的作用，指针会偏转，电势差越大，指针的偏角也越大，指针偏转的角度与刻度盘上的电势差刻度相对应。 ①角度大，平行板间电势差大 ②角度小，平行板间电势差小 拓展延伸 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 既然电容C与Q、U均无关，那它与什么有关呢？ ①猜想平行板电容器的电容与哪些因素有关？ ②用什么方法研究电容与某个因素的关系？ ③如何判断电容变化？ 电容由本身结构决定 极板间距d 正对面积S 绝缘介质εr ............ 控制变量法 平行班电容器充电后，断开电源后极板带电量Q不变 行合一 格物致知 想一想 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 既然电容C与Q、U均无关，那它与什么有关呢？ ③如何判断电容变化？ 平行班电容器充电后，断开电源后极板带电量Q不变 ①静电计角度大，平行班间电势差大，C 减小 ②静电计角度小，平行班间电势差小，C 增大 行合一 格物致知 想一想 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 实验一：保持极板电荷量Q与极板间距d 不变，改变极板正对面积S 做一做 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 实验一：保持极板电荷量Q与极板间距d 不变，改变极板正对面积S Q、d保持不变时，S 越小，U越大 由 实验现象： 实验结论： Q，S保持不变时，S 越小，C 越小 夹角变大 板间电势差变大 做一做 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 实验二：保持极板电荷量Q与极板正对面积S不变，改变极板间距d 做一做 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI Q，S保持不变时，d 越大，U越大 由 实验现象： 实验结论： Q，S保持不变时，d 越大，C 越小 实验二：保持极板电荷量Q与极板正对面积S不变，改变极板间距d 夹角变大 板间电势差变大 做一做 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 实验三：保持极板电荷量Q、极板间距d 与极板正对面积S不变，极板间插入电介质（有机玻璃板） 做一做 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI Q、d、S保持不变时，εr越大，U越小 由 实验现象： 实验结论： Q、d、S保持不变时，εr 越大，C 越大 实验三：保持极板电荷量Q、极板间距d 与极板正对面积S不变，极板间插入电介质（有机玻璃板） 夹角变小 板间电势差变小 做一做 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 平行板电容器的决定式 电容器 相对介电常数 艾普西龙epsilon 静电力常量 极板正对面积 极板间距 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 定义式 决定式 适用范围 意义 所有电容器 平行板电容器 反映容纳电荷的本领 反映了决定平行板电容器电容的是电容器的自身结构 电容器电容的定义式与决定式 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 例题1.(多选)如图所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极之间的电势差U.现使B板带电，则下列判断正确的是 ( 　) A．增大两极板之间的距离，指针张角变大 B．将A板稍微上移，静电计指针张角将变大 C．若将玻璃板插入两板间，则静电计指针张角变大 D．若将A板拿走，则静电计指针张角变为零 AB 例题讲解 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 常见电容器 固定电容器——构造不能改变 聚苯乙烯电容器 电路图中符号： ①两层铝箔为极板 ②以聚苯乙烯薄膜为电介质 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 常见电容器 固定电容器——构造不能改变 电解电容器 电路图中符号： ①铝箔做一个极板 ②以铝箔上很薄的一层氧化膜为电介质 ③用浸过电解液的纸做另一个极板（要靠另一片铝箔与外部引线连接） 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 常见电容器 可变电容器——构造可以改变 电路图中符号： 可变电容器构造 ①固定的一组铝片叫做定片 ②可以转动的一组铝片叫做动片 ③空气为电介质 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 常见电容器 可变电容器——构造可以改变 电路图中符号： 可变电容器构造 ①固定的一组铝片叫做定片 ②可以转动的一组铝片叫做动片 ③空气为电介质 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 小结 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI D 知识演练 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 知识演练 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI C 知识演练 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 知识演练 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 答案　(1)3 μF　(2)12 V　(3)1.2×10－5 C 知识演练 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 知识演练 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI $$