10.4 电容器的电容（同步课件）--【大单元教学】高二物理同步备课系列（人教版2019必修第三册）

第十章 第四节 电容器的电容 【大单元教学】高二物理同步备课系列（人教版2019必修第三册）   目录 contents 01 电容器 02 03 04 05 电容 平行板电容器 电容器动态问题 常见电容器 06 课堂练习 水可以用杯子储存起来，电荷是不是也可以用一个“容器”储存起来呢？ 新课导入 装水的杯子 用来存储电荷的容器就是电容器。 新课导入 常见的电容器 新课导入 思考：电容器的工作原理是啥？它是如何“装入”和“倒出”电荷的呢？ 第1节 电荷 知识点1：电容器 1.电容器的概念：两个彼此绝缘相互靠近的导体，中间夹上一层绝缘物质——电介质，就构成了电容器。 3.作用：储存电荷 金属极板 绝缘物质(电介质) 3.电路图符号： 电容器的构成 01 2.电介质：电介质是良好的绝缘材料，包括气体、液体和固体等不同形态。 思考：如何往电容器内“装”电荷呢？ U + + + + + + -Q +Q - - - - - - - Q↑、U ↑、E ↑ 稳定后不变 G （1）两极板带等量异种电荷； （2）两极板间有与电源相等的电压； （3）两极板间有匀强电场； （4）两极板间储存有电场能。 电能 电场能 充电完成后： 1. 电容器的充电过程：开关S接a,使电源正负极接到电容器的两个极板上，电容器两极板带上了等量的异种电荷，这个过程叫充电。 给电容器充电 02 S a b 思考：电容器为何能容纳电荷？ 提示：两极板上的电荷由于相互吸引而存储在电容器中 1. 电容器的充电过程：开关S断开，接b,使电容器失去电荷的过程叫放电。 电容器放电 03 + + + + + + Q +Q U G ↓Q↓、U ↓、E ↓ 稳定后均为零 其他 电场能 （1）两极板带电量为0； （2）两极板间电压U=0； （3）两极板间场强E=0； （4）两极板间无电场能。 放电完成后： S a b 视频讲解电容器的充放电过程 03 【视频讲解：电容器的充放电过程】 额定电压和击穿电压 03 (1)额定电压：电容器能够长时间正常工作时的电压。 (2)击穿电压：电介质被击穿时加在电容器两极板上的临界电压值，若实际电压超过击穿电压，则电容器就会损坏，两个彼此绝缘的导体变成了一个导体。 知识点2：电容 在电容器充电的实验中，我们看到，电容器两极板之间的电势差增大时，电流表的示数不为0，这表明电容器所带的电荷量也在增加。那么，电容器所带的电荷量跟两极板间的电势差是否存在某种定量关系？ 情景导入 01 【提出问题】 情景导入 01 步骤1：如右图所示，取一个电容器A和数字电压表相连，把开关S1接1，用几节干电池串联后给A充电，观察并记录电压表V1的示数。 步骤2：把开关S1接2，使另一个相同的但不带电的电容器B跟A并联（注意不要让手或其他导体跟电容器的两极板接触， 以免所带电荷漏失），观察并记录V2和V1的示数。 步骤3：断开开关S1，闭合开关S2，让B的两极板完全放电，随后再断开开关S2，把B和A并联，继续观察并记录两电压表示数。 步骤4：多次重复以上步骤…… 【进行实验】 实验原理图 【视频欣赏：电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系】 以上实验表明，电容器的电荷量变为原来的一半时，其两极板间的电势差也变为原来的一半。 情景导入 01 【进行结论】 大量的实验表明，一个电容器所带的电荷量Q与两极板之间的电势差U之比是不变的。 不同的电容器，这个比一般是不同的，可见电荷量Q与电势差U之比表征了电容器储存电荷的特性。 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。 1.定义：电容器所带电量Q与电容器两极板间电势差 U 的比值，叫电容器的电容（capacitance）。用C表示; 2.定义式： 3.单位：法拉（F） 1F=1C/ V 1F=106μF=1012pF 电容C与电荷量Q成正比与电压U成反比吗？ 在数值上等于使电容器两极板间的电势差增加1V所需要增加的电荷量。 电容 02 电容的理解 03 (1)电容器所带电荷量是指电容器一个极板所带电荷量的绝对值，而不是指两个极板所带电荷量的绝对值之和。 (2)电容器的电容是反映其容纳电荷本领大小的物理量，完全由电容器本身决定，跟电容器是否带电、带电荷量多少以及两极板间电势差的大小无关。 (3)对于一个确定的电容器，电容C是不变的，故当电容器所带电荷量分别为Q₁和Q₂时，有 则 ，即电容的大小在数值上还等于电容器所带电荷量的变化量△Q与电容器两极板间电压的变化量ΔU的比值，即 典例分析 04 【典例1】一个平行板电容器，使它每板电荷量从增加到 时，两板间的电势差从增加到。 (1)求这个电容器的电容多大。 (2)求为多少。 电容器的电容： (3)若要使两极板电势差从10V降为，则每板需减少多少电荷量？ 因为电容器的电容与电荷量、两极板的电压无关，所以 每板应减少的电荷量为 知识点3：平行板电容器 平行板电容 01 1. 结构 由两个相互平行且彼此绝缘的金属板构成的电容器，叫做平行板电容器。 金属极板 有机玻璃板 + + + + + + - - - - -- 改变d 改变S 改变 电介质  多媒体实验室 说明：静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量导体间的电势差，从指针的偏转角度就可以知道两个导体间的电势差的大小。 探究平行板电容器的电容 02 21 21 保持电量Q不变时 平行板电容器的电容C 板间距离d； 正对面积S； 介电常数𝛆r； 𝛆r=4 - - - - - - + + + + ++ + + + + ++ + + + + ++ + + + + ++ + + + + ++ 𝛆r=2 𝛆r=1 反比于 正比于 正比于 探究平行板电容器的电容 02 探究平行板电容器的电容 02 【视频欣赏：研究影响平行板电容器电容大小的因素】 电介质 空气 煤油 石蜡 陶瓷 玻璃 云母 水 1.0005 2 6 6～8 4～11 2.0～2.1 81 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。 了解了关于电容器的相关知识后，你知道电容器在生活中有哪些常见类型不？ 常见的物质的介电常数 03 知识点4：电容器动态问题 d增加 C减小 Q=CU Q减小 E=U/d E减小 S减小 U不变 C减小 Q=CU Q减小 E不变 E=U/d 电容器始终与电源连接，U保持不变。 电容器的电压不变 01 C减小 U=Q/C U增加 E不变 C减小 U=Q/C U增加 E增加 电容器始终与电源断开，Q保持不变。 d增加 S减小 Q不变 电容器的电荷量不变 02 典例分析 03 【典例2】如图所示，带绝缘柄的两极板组成孤立的带电平行板电容器，极板正对面积为S。在图示位置静止不动时，两极板之间的场强为E，两板之间介质的介电常数为，静电力常量为。某时刻人手开始缓慢向左移动，逐渐拉开两极板之间的距离，当人手向左移动较小的距离时（　　） A．电容器的电容不变 B．电容器的电容变大 C．电场强度E变小 D．电场强度E不变 【详解】AB．设两极板之间的距离为d，根据电容器的电容可知，当某时刻人手开始缓慢向左移动，逐渐拉开两极板之间的距离，d 增大时，电容器的电容减小，AB错误； CD．根据，，结合电容器的电容 联立解得 可见当d增大时，E不变，C错误，D正确。 D 典例分析 03 【典例3】如图所示，平行板电容器始终保持和电源连接。开始时，极板间的距离为d，有一带电小球悬浮于P点，现将电容器下极板迅速向上移至极板间距离为l处（如图中虚线所示），已知重力加速度为g，则移动极板后小球的加速度大小为（　　） A． B． C． D． 【详解】根据平衡条件有 根据牛顿第二定律有 解得 D 知识点5：常见电容器 （1）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。 （2）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。有“+”、“-”极之分，不能接反，不能接交流电。 ＋ 符号： 固定电容器 01 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。转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容相应变化。 可变电容器按其使用的介质材料可分为空气介质可变电容器和固体介质可变电容器。 可变电容器 02 超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。 超级电容器 03 电容器的应用 04 电容器的应用有很多，如电容器用于存储电量以便快速释放，闪光灯用到的就是这一功能，大型激光器使用此技术以获得非常明亮的瞬时闪光效果；电容器还可以消除脉动，使电压变得平稳；电容器可以阻隔直流电；对电路进行调谐，比如手机、收音机、电视机等。 课堂小结 课堂练习 1．（多选）两极板间带玻璃板的电容器、电阻R、电源E及开关K组成如图所示电路。静电计的金属小球用导线接入图示电路，静电计的金属外壳接地。先闭合开关给电容器充电，充电稳定后断开开关，再将玻璃板从电容器中抽出。与断开开关后玻璃板抽出前相比较，下列说法不正确的是（　　） A．电容器的电容减小 B．M点的电势增大 C．电容器两板间的电场强度减小 D．静电计指针张角增大 C 课堂练习 2．（24-25高二上·四川眉山·期中）如图所示，M、N是平行板电容器的两个极板，为定值电阻，、为可调电阻，用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部．闭合电键S，小球静止时，悬线偏离竖直方向的夹角为。调节、，关于的大小判断正确的是（    ） A．保持不变，缓慢增大时，将变大 B．保持不变，缓慢增大时，将变小 C．保持不变，缓慢增大时，将不变 D．保持不变，缓慢增大时，将变小 BC 课堂练习 3．（24-25高二上·湖北武汉·期中）按图连接电路。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，这个过程可在短时间内完成。然后把开关S掷向2端，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。电容器在放电过程中，下列说法正确的是（   ） A．电容器的电容不断减小 B．电容器所带的电荷量不断增大 C．电容器两极板间的电压保持不变 D．电容器两极板间的电场强度不断减小 D 课堂练习 4．（24-25高三上·天津·阶段练习）如图所示，平行板电容器与直流电源连接，上极板接地，闭合开关S后再断开S，一带电油滴位于电容器中的P点且处于静止状态。现将下极板竖直向下缓慢地移动一小段距离，则（　　） A．该油滴将向上运动 B．有从a向b的电流通过灵敏电流计 C．电容器两极板间的电压减小 D．油滴在P点的电势能不变 D 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后“练习与应用”作业 自主安排 配套同步分层作业 40 2025 Thank you for watching! 谢谢观看 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$