10.4电容器的电容（同步课件）-【鼎力课堂】2024-2025学年高二物理同步备课精编优选课件+同步作业（人教版2019必修第三册）

§4 电容器的电容 第十章 静电场中的能量 高中物理(人教版2019)必修第三册 CONTENTS 电容器 01. 电容 02. 常用电容器 03. PART 01 新课引入 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 PART 02 电容器 (1)定义：任何两个彼此绝缘且又相隔很近的导体就构成了一个电容器。 (2)构造：两个互相靠近彼此绝缘的导体。 (3)作用：存储电荷(存储电能)。 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 十 十 十 十 十十 十 十十 十 十 十 十十 十 十 电容器 1 电容器充放电实验 2 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。 +++++ - - - - - 如图所示，充电时： (1)电表有短暂从左到右的电流； (2)电容器上极板带正电，下级板带负电； (3)极板间有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，电路中电流为零。 电容器的充电 3 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。 +++++ - - - - - 如图所示，放电时： (1)电表有短暂从右到左的电流； (2)充电时，电容器储存电场能放出； (3)放电完毕，电场极板间电场为零； (4)放电完毕，极板所带电量为零； (5)放电完毕，电路中电流为零。 电容器的放电 4 用传感器观察电容器的放电过程 5 思考1：在图中画一个竖立的狭长矩形，它的面积的物理意义是什么？ 根据图象的含义，因Q=It，所以竖直狭长矩形的面积表示为：在0.1s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，图象所包含的格子的面积为释放的电荷量。 思考与讨论 6 PART 03 电容 电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系 1 实验表明，电容器的电荷量变为原来一半时，其两极板间的电势差也变为原来的一般。 精确实验表明，一个电容器所带的电量Q与两个极板间的电势差U的比值是不变的。不同电容器，这个比值一般是不同的，可见这个比值表征了电容器储存电荷的特性。 2 实验结论 （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. （2）公式： （3）单位： 法拉，简称法，符号F；常用单位微法(μF)和皮法(pF)； 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 1F=106μF=1012pF （5）注意：电容器所带的电荷量Q是指一个极板所带电荷量的绝对值。 （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。 3 电容 电容器 水容器 功能 储存电荷 储存水 储存量 电荷量Q 水量V 4 电容器与水容器的基本类比 同一水容器： h=1cm V=1dm3 h=2cm V=2dm3 水容器截面积 同一电容器： 比值Q/U是定值 Q与U成正比 + + + + - - - - - - - Q 2Q U=1V U=2V 实验表明： 实验表明： 比值V/h是定值 V与h成正比 电容器的电容 4 电容器与水容器的基本类比 17 h=1cm V=1dm3 h=1cm V=4dm3 不同的水容器： 不同的电容器： + + + + - - - - + + + + + + - - - - - - - - U=1V U=1V Q 2Q 实验表明：C越大，容纳电荷的本领越强 C与Q、U无关 实验表明：S越大，容纳水的本领越强 S与V、h无关 4 电容器与水容器的基本类比 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C 电容器 水容器 4 电容器与水容器的基本类比 6.击穿电压和额定电压： （1）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。 （2）电容器正常工作时两极板上的最大电压，称为额定电压。 额定电压比击穿电压低 外壳上标的电压是额定电压 5 击穿电压和额定电压 7 探究影响平行板电容器电容的因素 两极板间距离 两极板正对面积 静电力常量 介电常数 7 探究影响平行板电容器电容的因素 PART 04 常用电容器 聚苯乙烯电容器： 以聚苯乙烯薄膜为电介质，两层铝箔为极板. (1)符号： (2)样品： 聚苯乙烯电容器 1 ＋ 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。 (1)符号： (2)样品： 电解电容器 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。 转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容相应变化。 (1)符号： (2)样品： 可变电容器 3 PART 05 课堂练习 1．如图所示是一个常用的电容器，关于它的说法中正确的是（　　） A．电容器可以储存电荷，且电荷量越多电容越大 B．加在这个电容器两端的电压为25V时，它的电容是220μF C．加在这个电容器两端的电压低于50V时它就不能工作 D．这个电容器电容是220μF，即0.22F 课堂练习 01 B 课堂练习 01 【答案】B 【详解】A．电容器可以储存电荷，但电容的大小与带电量和电压等无关，A错误； B．电容的大小与所加电压无关，加在这个电容器两端的电压为25V时，它的电容是220μF，B正确； C．50V是电容器能正常工作的最大电压，加在这个电容器两端的电压低于50V时它同样可以正常工作，C错误； D．这个电容器电容是220μF，即2.2×10-4F，D错误。 故选B。 2．一平行板电容器，带电荷量为Q，两极板电势差为U，若带电荷量变为2Q，则（　　） A．电容变为原来的2倍，两极板电压不变 B．电容变为原来的3/4倍，两极板电压不变 C．电容不变，两极板电压是原来的3/4倍 D．电容不变，两极板电压是原来的2倍 课堂练习 02 D 课堂练习 02 【答案】D 【详解】AB.电容大小与电容器所带电量无关，仅由电容器本身决定，故增大电量时电容不变，故AB错误； 课堂练习 03 D 课堂练习 03 A．因电容器的电容不知，所以无法得出电容器原来的电压，A错误； B．电容是由电容器本身决定，跟电压和电荷量的变化无关，所以电容器的电容不变，B错误。 故选D。 4．如图是电容式位移传感器的简化原理图，1为与被测物体相连的动极板，2为平行板电容器的静止极板（一般称为定极板），1和2之间充满空气的间隙随着物体的位移而发生改变。已知两极板分别带上等量异种电荷且电荷量恒定不变，则下列说法正确的是（ ） A．被测物体向上移动，极板间的电势差增大 B．被测物体向上移动，极板间的电势差减小 C．被测物体向下移动，极板间的场强增大 D．被测物体向下移动，极板间的场强减小 课堂练习 04 A 课堂练习 04 5．某同学利用电流传感器设计了图1所示的电路来观察电容器充、放电过程，电源电动势为6V，内阻2Ω。先将开关S接1，待充电完成后，把开关S与2接通，电容器通过电阻R放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的I-t图像如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．全部放电过程中释放的电荷量约为10-2C B．只减小电阻R，放电时间将变短 C．只减小电阻R，新得到的I-t曲线与横轴所围面积变小 D．只减小电阻R，新得到的I-t曲线与纵轴的交点值变小 课堂练习 05 B 【答案】B 【详解】A．根据q=It可知，I-t图像的面积等于电容器全部放电过程中释放的电荷量，则约为 ,选项A错误； B．只减小电阻R，放电的平均电流变大，则放电时间将变短，选项B正确； C．因I-t曲线与横轴所围面积等于电容器的带电量，则只减小电阻R，新得到的I-t曲线与横轴所围面积不变，选项C错误； D．只减小电阻R，开始放电时的电流变大，则新得到的I-t曲线与纵轴的交点值变大，选项D错误。 故选B。 课堂练习 05 谢谢聆听 Lavf58.12.100 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.33 Lavf58.12.100 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$