10.4 电容器的电容 课件-2024-2025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 2 3 了解平行板电容器电容公式，及影响平行板电容器大小的因素 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 理解电容的定义、公式、单位、物理意义 4 会分析平行板电容器的动态变化（难点：电势变化） 用照相机拍照时，闪光灯会发光。如果我把电池拿出来，闪光灯还能发光吗? 可以！！！ 为什么还能发光呢？ 因为相机中有电容器 水可以用容器储存起来，电荷也可以用一个“容器”储存起来。在前面的学习中，经常提到带电体、带电小球、电池等，这说明它们容纳了电荷，具有容纳电荷的本领，图中的元件就是这样的“容器”——电容器。其实，照相机闪光灯就是利用电容器的放电来发光的。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? 电容器到底是什么样的元件?它的作用、构造、原理是什么？这节课我们就来学习电容器的电容。 1.由两个相互靠近又彼此绝缘的导体组成。 一、电容器 任意两个相互靠近的平行金属板，在其中间夹入一层绝缘物质，就构成了一个最简单的电容器，平行板电容器。我们现在学习的就是平行板电容器。 2.电路图符号： 5 3.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，极板间的电场强度增大，电源的能量不断储存在电容器中。 6 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － ＋Q －Q 正极板 负极板 E 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 7 4.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 在放电过程中导线上有短暂的电流产生 8 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － － ＋Q －Q 充电过程特点 ①电容器所带电荷量增加。 ②电容器两极板间电压升高。 ③电容器中电场强度增大。 ④充电过程中电容器从电源获取的能量为电场能。 放电过程特点 ①电容器两极板上电荷量减少。 ②电容器两极板间电压降低。 ③电容器中电场强度减小。 ④电容器的电场能转化成其他形式的能量。 9 电容器上极板充正电荷，下极板充负电荷，电流方向为M—N--P--Q。充电结束后（电路稳定），电容器相当于断路。 把开关S接1，电源给电容器充电，电容器两极所带电荷量逐渐增大，电流表示数减小，电压表示数增大，当电流表示数为0，电压表示数不变时，电容器充电结束。 例题：电容器的充放电现象 Q P N M 把开关S接2，电容器对电阻R放电，电流表示数减小，电压表示数减小，当电流表示数为0，电压表示数为0时放电结束。电路稳定，电路中也没有电流。 10 用传感器观察电容器的放电过程 拓展 Q=I1t1 I t I-t图像“面积”表示电荷量 11 上述过程中，当电容器的带电荷量增加（减少）时，电容器两极板间的电势差如何变化？带电荷量Q和板间电势差U的比值是否发生变化？ 精确实验表明：一个电容器所带的电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U之比是不变的，不同的电容器，这个比值一般是不同的，可见电荷量Q与电势差U之比表征电容器储存电荷的特性。 12 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. ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － － ＋Q －Q 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。 13 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 二、电容 14 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 + + + + + + + + + - - - - - - - - - 电容器 水容器 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？ 二、电容 15 二、电容 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。 16 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 17 三、平行板电容器的电容 静电计 平行板电容器 18 不变量 改变量 U变化（静电计偏角） Q（电荷量） S（正对面积） d（板间距离）           Q（电荷量） d（板间距离） S（正对面积）           Q（电荷量） d（板间距离） S（正对面积） εr（电解质）     a、保持介质、正对面积S不变，改变板间距离d 实验探究： 结论： 与板间距离成反比 b、保持介质、板间距离d不变，改变正对面积S 与正对面积成正比 c、保持板间距离d、正对面积S，改变介质Ɛr 与Ɛr成正比 三、平行板电容器的电容 (添加电解质) 19 理论分析表明（a、b、c三点），当平行板电容器的两板间有电介质时，电容C与极板的正对面积S、极板距离d的关系为 三、平行板电容器的电容 空气的相对介电常数与1十分接近，研究中，空气对电容的影响一般可以忽略。   单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 四、常用电容器  常用的电容器，从构造上看，可以分为固定电容器和可变电容器两类。固定电容器的电容是固定不变的。常用的有聚苯乙烯电容器和电解电容器。 21 固定电容器：电容固定不变。 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）（正负极不能接反，不能接交流电 ） 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） 聚苯乙烯电容器及其符号 电解电容器及其符号 四、常用电容器 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。 原理：通过改变两极间的正对面积或距离来改变电容。 可变电容器及其符号 【补偿训练】 1.电容器A的电容比电容器B的电容大,这表明 (　　) A.A所带的电荷量比B多 B.A比B能容纳更多的电荷量 C.A的体积比B的体积大 D.两电容器的电压都改变1 V时,A的电荷量的改变量比B的大 23 【解析】选D。电容是电容器的固有属性,由电容器本身的构造决定,电容描述了电容器容纳电荷的本领(电容器两极板间的电压每改变1 V所改变电荷量的多少)大小,而不表示容纳电荷的多少或带电荷量的多少,故D对,A、B、C都错。 24 2.一个电容器带电量为Q时，两极板间的电压为U，若使其带电量增加4×10-7C，电势差则增加20V，则它的电容是( ) A.1×10-8F B.2×10-8F C.4×10-8F D.8×10-8F B 25 课堂小结 一、电容器 在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（空气也是一种电介质），就组成一个最简单的电容器，叫作平行板电容器。 1.电容器充电:使两极板分别带等量异种电荷。 ①电容器的电荷量 Q ：每个极板所带电量的绝对值。 ②若断开电源，极板所带电量 Q 不变。接通电源U不变。 2.电容器放电 :两极板的电荷中和 26 1F=1×106μF=1×1012pF ②单位：法拉:F ①Q指每一个极板带电量绝对值,U表示电容器两板的电势差—电压。 ③C描述的是物体本身的特性。 三、电容器的决定式 二、电容的定义式 27 $$