10.4 电容器与电容 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 一、电容器 1、电容器的构成： 任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，组成一个电容器。 两金属极板 绝缘物质(电介质) 平行板电容器　在两个平行金属板之间夹上一层绝缘介质，就组成一个最简单的电容器，这种电容器叫做平行板电容器。 两个极板（导体） 电介质（绝缘材料） 2、电容器的充放电 充电: 充电时两个极板总是带等量的异种电荷， 一个极板带电量的绝对值叫做电容器的带电量 放电： 3、电容器的作用： 容纳储存电荷 短暂的充电电流（S C） 其他形式的能→电场能 短暂的放电电流（c→s） 电场能→其他形式的能量 G + + + + + + -Q +Q - - - - - - C S G + + + + + + Q +Q U S C 圆柱型水杯容器的储水问题: h h A B C 1.水位每升高h，哪个储水本领大？ 2.如何反映其储水本领？ 思考与讨论 那电容器储存电荷的本领如何表征呢？ 1、电容器所带电量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫电容器的电容。符号C。 2、电容的定义式: Q指一个极板带电量绝对值, U表示电容器两板的电势差—电压. 理解： 电容器的电容与Q、U无关，由电容器本身的结构决定。 二.电容 3、电容在数值上等于使两极板间的电势差增加1V时，所需要的电荷量。 4、意义：电容是一个反映电容器容纳电荷本领大小的物理量。 5、单位： 国际单位制：法拉——法（F） 常用单位：微法（μF) 皮法（pF) 1F=106μF=1012pF 研究平行板电容器的电容和哪些因素有关 研究平行板电容器的电容和哪些因素有关 正对面积S越大，电容C越大； 极板间距离d越大，电容C越小; 电介质的相对介电常数　 越大；电容Ｃ越大。 三、平行板电容器的电容 1.板间是真空时： 2.板间充满电介质时： 式中 S表示两板的正对面积 d表示两板间的距离 εr是电介质的相对介电常数，与电介质的性质有关。 k=9.0×109Nm2/C2 四、电容器使用时应注意的问题 1、电容器的击穿电压： 加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压称为击穿电压。 2、电容器的额定电压： 电容器正常工作时的最大电压 额定电压低于击穿电压 课堂训练 1、某一电容器，当所带电量为4×10-6C，两极板间的电势差为20v，求 （1）电容器的电容 （2）当所带电量减半时，电容器的电容为多少 （3）如果电容器不带电呢？ 五、常用电容器 1、固定电容器：电容固定不变 聚苯乙烯电容器: 电解电容器 ：正负极不能接反 不能接交流电 2、可变电容器 通过改变两极间的正对面积或距离来改变电容 平行板电容器典型问题： 类型一：电容器的两极板与电源连接,U不变 十 十 十 十 十 十 十 十 一 一 一 一 一 一 一 一 d 增大 E 减小 C减小 Q减小 例1.（多选）平行板电容器充电平衡后仍与电源相连，两极板间的电压是U，充电荷量为Q，两极板间场强为E，电容为C，现将两极板间距离减小，则 （ ） A. Q变大 B. C变大 C. E不变 D. U变小 AB 类型二：电容器的两极板与电源断开,Q不变 十 十 十 十 十 十 十 十 一 一 一 一 一 一 一 一 E不变 结论：电场强度只与板板所带的电荷量、相对介电常数及极板正对面积有关，与两极板的距离无关。 例2.（多选）平行板电容器充电平衡后与电源断开，两极板间的电压是U，充电荷量为Q，两极板间场强为E，电容为C，现将两极板间距离减小，则（ ） A. Q变大 B. C变大 C. E不变 D. U变小 BCD 例3.用控制变量法，可以研究影响平行板电容器的因素(如图) 。设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ。实验中，极板所带电荷量不变，若(　　) A．保持S不变，增大d，则θ变大 B．保持S不变，增大d，则θ变小 C．保持d不变，减小S，则θ变小 D．保持d不变，减小S，则θ不变 A 平行板电容器的分析思路：（1）平行板电容器与电源连接时，电压U不变；与电源断开时，电量Q不变。（2）根据题意和决定式 ，判断电容C如何变化。（3）根据（1）与（2）的推断结果和定义式 判断另一个量如何变化。（4）判断电场强度E的变化：若U不变 ； 若Q不变， 。（5）静电计指针张角θ与电压U有关，U越大，θ越大。 （6）判断充放电时电流方向：正电荷定向移动方向为电流方向 小 结 一、电容器 1、任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都可以构成电容器。 2、 电容器的充电：电容器与电源相连，电源能量→电场能 电容器的放电：电容器与导线相连，电场能→其他形式能 二、电容 1、定义: C与Q、U无关 2、单位：法拉F 1F=106μF=1012pF 三、平行板电容器的电容 C与εr 、S、d有关 四、常用电容器 电解电容器 可变电容器 五、电容器使用时注意的问题 工作电压≤额定电压<击穿电压 电解电容器有极性，正负极不能接反，不能接交流电 $$