10.4.1 电容器的电容 课件 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

第1课时　电容器的电容 第十章 1.知道什么是电容器及电容器的主要构造. 2.理解电容的概念及其定义式. 3.了解电容器充电和放电现象及能量转换. 4.会应用平行板电容器的电容公式分析有关问题. 学习目标 一、电容器　电容 (1)把电容器的两个极板分别与电源两极相连，对电容器进行充电，该过程中能量是如何转化的？当把电容器两极相接，使电容器放电，该过程中能量是如何转化的？ 答案　充电过程中电源内的化学能转化为电容器内的电场能； 放电过程中电容器的电场能转化为电路中其他形式的能量. 导学探究 (2)当电容器的带电荷量增加时，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？ 答案　增大，不变. 导学探究 1.电容器的充、放电过程中，电路中有充电、放电电流，电路稳定时，电路中没有电流. 知识深化 3.电容器的电容决定于电容器本身，与电容器的电荷量Q以及电势差U均无关. (多选)(2021·金华一中期中)下列关于电容器和电容的说法中，正确的是 A.根据C＝ 可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，跟两极板间的 电压成反比 B.对于确定的电容器，其所带电荷量与两板间的电压成正比 C.对于确定的电容器，无论其两板间的电压如何变化(小于击穿电压且不 为零)，它所带的电荷量与电压的比值都恒定不变 D.电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领大小的物理量，其大小与加 在两板间的电压无关 例1 √ √ √ 电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领大小的物理量，一个确定的电容器对应唯一的电容值，由电容的定义式，知确定的电容器所带电荷量与电压的比值恒定不变，不能说电容器的电容与其所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比，因此A错误，C、D正确. 对于确定的电容器，由于电容是定值，由Q＝CU，知其所带电荷量与两板间的电压成正比，故B正确. (多选)如图所示的各图描述的是对给定的电容器充电时其电荷量Q、电势差U、电容C之间相互关系的图像，其中正确的是 针对训练 √ √ 电容器的电容是由电容器本身决定的，与电容器所带电荷量Q的大小和两极板间的电势差U的大小无关，不能认为C与Q成正比，与U成反比，故选项D正确，A、B错误； 对给定的电容器，其所带电荷量与极板间的电势差成正比，其比值即电容器的电容，故选项C正确. 有一充电的平行板电容器，两板间的电势差为3 V，现使它的电荷量减少3×10－4 C，于是电容器两板间的电势差降为原来的 ，则此电容器的电容是多大？电容器原来带的电荷量是多少？若将电容器极板上的电荷全部放掉，电容器的电容是多大？ 例2 答案　150 μF　4.5×10－4 C　150 μF 设电容器原来所带的电荷量为Q，则Q＝CU＝1.5×10－4×3 C＝4.5× 10－4 C. 电容器的电容是由电容器本身决定的，与是否带电无关，所以电容器放掉全部电荷后，电容仍然是150 μF. 二、平行板电容器 平行板电容器由两块平行放置的金属板组成.利用平行板电容器进行如下实验： 答案　实验结论：S减小，电势差U增大，电容C减小. 导学探究 (1)如图所示，保持Q和d不变，减小两极板的正对面积S，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C＝ ，分析电容C的变化. (2)如图所示，保持Q和S不变，增大两极板间的距离d，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C＝ ，分析电容C的变化. 答案　实验结论：d增大，电势差U增大，电容C减小. 导学探究 (3)如图所示，保持Q、S、d不变，插入电介质，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C＝ ，分析电容C的变化. 答案　实验结论：插入电介质，电势差U减小，电容C增大. 导学探究 知识深化 1.静电计实质上也是一种验电器，把验电器的金属球与一个导体连接，金属外壳与另一个导体相连(或者金属外壳与另一个导体同时接地)，从验电器指针偏转角度的大小可以推知两个导体间电势差的大小. 知识深化 知识深化 知识深化 (多选)(2021·四平市期中)对于水平放置的平行板电容器，下列说法中正确的是 A.将电源与电容器的两极板相连，使电容器充电，此过程电容将增大 B.将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小 C.在下极板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶 瓷板，电容将增大 D.在下极板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝 板，电容将增大 例3 √ √ √ 由C＝ ，可知电容随两极板正对面积的减小而减小，B正确. 在两极板间放入电介质，相对介电常数增大，电容将增大，C正确. 在下极板的内表面上放入铝板，相当于两极板间距离减小，则电容增大，D正确. 将电源与电容器两极板相连，使电容器充电，此过程电容不变，故A错误. (多选)(2021·南京师大附中期中)两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，闭合开关S，电源即给电容器充电.则 A.保持S闭合，减小两极板间的距离，则两极板间电场 的电场强度减小 B.保持S闭合，在两极板间插入一块电介质，则极板上的电荷量增大 C.断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小 D.断开S，在两极板间插入一块电介质，则两极板间的电势差增大 例4 √ √ 保持S闭合，则两极板间电势差U不变，减小两极板间的距离d时，根据E＝ ，两极板间电场的电场强度变大，A错误； 根据平行板电容器电容的定义式和决定式，可得 ，当在两极板间插入一块电介质时，相对介电常数εr变大，导致电容C变大，而U不变，所以极板上的电荷量增大，B正确； 断开S，极板上的电荷量Q不变，减小两极板间的距离d时电容C变大，则电势差U减小，C正确； 断开S，在两极板间插入一块电介质，则C变大，Q不变，则电势差U减小，D错误. (2022·河南淇滨高中高二月考)如图所示，平行板电容器与一个恒压直流电源连接，下极板通过A点接地，一带正电小球被固定于P点，现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则 A.平行板电容器的电容值将变大 B.静电计指针张角变小 C.带电小球的电势能将减小 D.若先将下极板与A点之间的导线断开，再将下极板向下移动一小段距 离，则带电小球所受静电力不变 例5 √ 静电计测量的是电容器两端的电势差，因为电容器始终与电源相连，则电势差不变，所以静电计指针张角不变，故B错误； 电势差U不变，d增大，则电场强度E＝ 减小.设P点与上极板的距离为x，P点与上极板的电势差U1＝Ex减小，P点与下极板的电势差U2＝U－U1增大，下极板接地电势为零，则P点的电势φP＝U2增大，又因为该小球带正电，则电势能增大，故C错误； 分析电容器动态变化问题的思路 1.确定不变量，分析是电压不变还是电荷量不变. 方法总结 返回 2.C＝是电容的定义式，由此也可得出：C＝. 电容器两极板间的电势差的变化量为ΔU＝U＝×3 V＝2 V，由C＝，得C＝ F＝1.5×10－4 F＝150 μF. 2.C＝与C＝的比较 (1)C＝是电容的定义式，对某一电容器来说，Q∝U但C＝不变，反映电容器容纳电荷本领的大小； (2)C＝是平行板电容器电容的决定式，C∝εr，C∝S，C∝，反映了影响电容大小的因素. 3.平行板电容器动态问题的分析方法 抓住不变量，分析变化量，紧抓三个公式： C＝、E＝和C＝ 4.平行板电容器的两类典型问题 (1)开关S保持闭合，两极板间的电势差U恒定，Q＝CU＝∝，E＝∝. (2)充电后断开S，电荷量Q恒定，U＝＝∝，E＝＝∝. C＝＝ 根据C＝知，d增大，则电容减小，故A错误； 电容器与电源断开，则电荷量Q不变，d改变，根据C＝、C＝、E＝，可得E＝，知电场强度不变，则小球所受静电力不变，故D正确. 2.用决定式C＝分析平行板电容器电容的变化. 3.用定义式C＝分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化. 4.用E＝分析电容器两极板间电场强度的变化. $$