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

第4节 电容器的电容 第十章 2019人教版 必修一 新知引入 水可以用容器储存起来，电荷是不是也可以用一个“容器”储存起来呢？ 真有这样的“容器”——电容器。 是电气设备中的一种很重要的元件，在电子和电工技术中有很重要的应用。没有电容器抽水机、洗衣机、电风扇、电冰箱等家用电器无法启动。 一、电容器 新知讲解 2.平行板电容器：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），就构成了一个最简单的电容器，叫作平行板电容器。这两个金属板叫做电容器的极板。 1.定义：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体都可以看成一个电容器. 3.电路图符号： 4.作用：储存电荷 金属极板 绝缘物质(电介质) 那么，如何往电容器内“装”电荷呢？ 二、电容器的充、放电 新知讲解 1、充电：使电容器两个极板带上等量异种电荷的过程叫充电。 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － ＋Q －Q 正极板 负极板 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 E Q↑、U ↑、E ↑ 稳定后不变 （2）充电过程的特点： ①充电电流：充电瞬间有短暂的电流，电流方向从电源正极流出。 ②与电源正极相连的极板带正电，电容器所带电荷量 。 ③两极板间电压 。 ④两极板间电场强度 。 ⑤其它形式能转化为电场能。 Q↑、U ↑、E ↑ 增加 升高 增大 （3）充电完成后： 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。 2、放电：使电容器两极板上的电荷中和的过程，叫放电。 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － ＋Q －Q 在放电过程中导线上有短暂的电流产生 U=0 （2）放电过程的特点： ①放电电流：电流方向从电容器正极板流出，电流由大变小。 ②电容器所带电荷量 。 ③两极板间电压 。 ④两极板间电场强度 。 ⑤电场能转化为其它形式的能。 Q↓、U ↓、E ↓ 减少 降低 减小 （3）放电完成后： ①两极板带电量为 ； ②两极板间电压U= ； ③两极板间场强E= ； ④两极板间无电场能。 0 0 0 3、补充说明 （2）若保持与电源连接，则板间电压 U 不变； （3）若断开电源，则极板所带电量 Q 不变。 （1）充放电时间极短，充放电结束时，电路中没有电流。 实验设计 微元法:Q =I t I-t图像“面积”表示电荷量 I - t图像 用传感器观察电容器的放电过程 　　经过前面的实验，我们知道了电容器充电过程两极板的电荷量增加，两极板间的电势差也增大。放电过程中，电容器的两极板电荷量减小，两极板间的电势差也在减小。那么，电容器所带的电荷量是否与两极板间的电势差存在某种定量的关系？ 思考问题 新知讲解 三、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。 2．公式： 3．单位： 法拉，简称法，符号F 微法（µＦ）、皮法（pＦ） 4．物理意义：描述电容器容纳电荷的本领。电容越大所能储存电荷的本领越大。 适用于任何电容器 5.击穿电压和额定电压 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，这个电压称为击穿电压。 电容器正常工作时两极板上的最大电压，称为额定电压。 四、探究影响平行板电容器电容的因素 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。 保持电量Q不变时，平行板电容器的电容C 反比于 正比于 正比于 板间距离d； 正对面积S； 介电常数𝛆r； 实验结果表明：平行板电容器两极板间的正对面积S越大，电容C越大；极板间距离d越大，电容C越小；插入电介质电容C增大 平行板电容器的电容公式： 两极板间距离 两极板正对面积 静电力常量 介电常数真空 =1 适用条件 新知讲解 五、平行板电容器的动态分析 1、电容器始终与电源连接，U保持不变。 （1）d增大时，C如何变？Q如何变？E如何变 ？ （2）S减小时，C如何变？Q如何变？E如何变 ？ 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 (U不变时，E与d成反比，与εr、S无关） （1）d增大时，C如何变？U如何变？E如何变 ？ （2）S减小时，C如何变？U如何变？E如何变 ？ 2、电容器充电后与电源断开，Q保持不变。 C减小 U=Q/C U增加 E不变 C减小 U==Q/C U增加 E增加 d增加 S减小 Q不变 (Q不变时，E与d无关，与εr、S成反比） 新知讲解 六、常用电容器 1．固定电容器：电容固定不变 （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： 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。 2．可变电容器 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。 3．超级电容器 课 堂 小 结 电容器 充电 在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质 电容 单位：法拉 1F=1C/V 意义：容纳电荷的本领 与电源连接，U保持不变 与电源断开，Q保持不变 放电 课堂总结 Lavf58.20.100 表达式 C＝ C＝ 特点 定义式 决定式 意义 对某电容器Q∝U，但＝C不变，反映电容器容纳电荷的本领 平行板电容器，C∝εr，C∝S，C∝，反映了影响电容大小的因素 公式C＝和C＝的比较 $$