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

该高中物理课件聚焦“电容器的电容”核心内容，系统讲解电容器的构造、充放电过程、电容的定义式及物理意义。课堂导入通过生活实例（手机闪光灯常亮与闪光模式供电差异、储水容器类比）引发兴趣，复习巩固电场力、电场强度等静电场前期知识，搭建学习支架，帮助学生衔接新旧知识。 其亮点在于运用类比法（水杯储水类比电容器储电，建构“Q/U”比值定义模型，体现科学思维中的模型建构），设计“观察电容器充放电现象”实验（引导学生设计电路、分析I-t图像中“面积”代表电荷量，培养科学探究中的问题提出与证据分析能力），结合生活实例（手机闪光灯原理）渗透科学态度与责任。例题精选涵盖概念辨析、公式应用及图像分析，强化科学推理。对学生而言，能将抽象概念具象化，提升实验与解题能力，对教师而言，提供丰富实例、实验方案及分层例题，助力高效教学。

第十章　静电场中的能量 10.4.1电容器的电容 电场力： 电场强度： 电场力做功： 电势能： 电势： 电势差： 复习巩固 导入新知 手机闪光灯-常亮（手电筒模式） 手机闪光灯-闪光模式 为什么两种模式亮度明显不同？ ↓ 用电池供电 ↓ 用电容器供电 说明：闪光模式在不到0.001s的短暂时间内发出强烈闪光，瞬间电流很大，各种电池都不能承受。 导入新知 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？ 图中的元件就是这样的“容器” ——电容器。 电容器是电气设备中的一种很重要的元件，在电子技术和电工技术中有很重要的应用。 导入新知 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、知道电容器充、放电的实验原理和实验电路。 素养目标 电容器：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。 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电介质，就组成了平行板电容器，这两个金属板叫作电容器的极板. 电容器的极板 电容器的极板 平行板电容器 电介质 空气也是绝缘介质 1、电容器的结构 一、电容器 7 G 2.电容器的充电、放电 观察与思考：电容器工作过程中经历几个阶段,各自有何特点?能量如何转化？存储的电荷多少怎样表示？ 一、电容器 U + + + + + + -Q +Q - - - - - - 两极板带上等量异种电荷 G 能电 电场能 + + + + + + Q +Q U G 两极板上异种电荷中和 其他 电场能 （2）电容器的放电 （1）电容器的充电 2.电容器的充电、放电 3.电容器的能量转化 充电： 电能 电场能 电场能 其他 两板分别带等量异种电荷，其中一个极板带电量的绝对值 4、电容器的带电量 放电： 一、电容器 常见的电容器 ＋ － 聚苯乙烯电容器： 电解电容器： 可变电容器： 以聚苯乙烯薄膜为电介质，用两层铝箔为极板。 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。 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。 一、电容器 (1)电容器只能储存同种电荷。(　　) (2)电容器带电时，只有一个极板上有电荷。(　　) (3)一个极板带电荷量是Q，则电容器的电荷量为2Q。(　　) × × × 例题精选 类比法： 类比圆柱 型水杯容 器的储水 h h A B C 1.水位每升高h，试比较A、B、C的储水量； 2.哪个储水本领大？ 如何反映其储水本领？ 思考与讨论：既然电容器能储存电荷，那么如何反映电容器容纳电荷的本领大小呢？ 二、电容 容纳储存水 容纳储存电荷 电荷量 Q 水量 V 电势差 U 水位差 h 横截面 S 电容器 水容器 ？ 大胆猜想 二、电容 根据实验结果你能得出什么结论？ 两极板间的电势差与电容器的电荷量成正比. 电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系 电荷量 Q 电压 U Q-U 图像是一条过原点的直线 C= 二、电容 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。 电容器的电容由本身结构决定，与Q、U 无关. 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。 2 定义式： 3、单位： 国际单位： 法拉 简称法，用字母F表示 常用单位： 微法和皮法 1 F=106 μF=1012 pF。 二、电容 5、 电容器上的标称值： （1）额定电压：是指电容器长期工作时所能承受的电压，它比击穿电压要低，电容器上的标称电压是额定电压，电容器在不高于额定电压下工作都是安全、可靠的，不要误认为电容器只有在额定电压下工作才是正常的． 说明：额定电压低于击穿电压。 （2）击穿电压：加在电容器上的电压若超过某一限度，电介质将被击穿，这个极限电压称为击穿电压． 二、电容 (1)放电的电容器电荷量为零，电容也为零。(　　) (2)对于确定的电容器，它所带电荷量与它两极板间电压的比值保持不变。(　　) (3)当加在电容器两端的电压超过额定电压时，电容器将被击穿。 (　　) × √ × 1、判断 例题精选 2.(来自教材)有一个已充电的电容器，两极板之间的电压为3 V，所带电荷量为4.5×10－4 C， 此电容器的电容是多少？ 将电容器的电压降为2 V，电容器的电容是多少？ 所带电荷量是多少？ 解：电容器的电容是C＝ F＝1.5×10－4 F， 将电容器的电压降为2 V，电容器的电容不变，还是1.5×10－4 F 所带电荷量Q'＝CU'＝1.5×10－4×2 C＝3×10－4 C。 例题精选 3.如图所示为某一电容器所带电荷量和两端电压之间的关系图线，若将该电容器两端的电压从40 V降低到36 V，对该电容器来说正确的是（ ） A.是充电过程 B.是放电过程 C.该电容器的电容为5×10-2 F D.该电容器的电荷量变化量为0.2 C B 解：由Q=CU知，U降低，则Q减小，故为放电过程，A错，B对； C= = F=5×10-3 F，C错；ΔQ=CΔU=-5×10-3×4 C=-0.02 C，D错。 例题精选 思考：电容器充放电过程中有电流吗？电流变化规律是怎样的，电压的规律又是怎样的？你能否设计出电路图？ 三、实验：观察电容器的充、放电现象 一个电容器放电的I-t图像 （1）充放电时间极短，充放电完成时，灵敏电流计的指针不偏转，说明此时电路中没有电流。 （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。 微元法:Q =I t I-t图像“面积”表示电荷量 思考：电容器充放电过程，电流和电压有何规律？ 三、实验：观察电容器的充、放电现象 1、一位同学用电流传感器观察电容器放电过程的变化情况得到的I-t图像如图所示,电源电压是8 V。 答案　0~0.2 s时间内电路中流过的电荷量。 (1)在图中画一个竖立的狭长矩形(在图的最左边),它的面积的物理意义是什么。 例题精选 (2)怎样根据I-t图像估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量?试着算一算。 答案　计算图线与横轴间所围的面积,约为41格,Q=3.28×10-3 C。 注意:“面积”的计算:计算格子数,小于半格的舍去,大于半格的算一格。 例题精选 2.(2024·莆田市高二期中)如图甲是利用电流传感器系统研究电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器可以捕捉瞬时的电流变化。图甲直流电源电压为8 V，充电前电容器带电荷量为零。先使S与“1”端相连，电源向电容器充电。充电结 束后，使S与“2”端相连， 直至放电完毕。计算机 记录的电流随时间变化 的I-t曲线如图乙所示。 三、实验：观察电容器的充、放电现象 (1)在电容器充电与放电过程中，通过电阻R0的电流方向　　　(选填“相同”或“相反”)。  相反 (2)图像阴影为I-t曲线图像与对应时间轴所围成的面积，乙图中阴影部分的面积S1　 S2(选填“>”“<”或“=”)。  = (3)已知S1=3.2 mA·s，则该电容器的电容值 为__________ F(保留两位有效数字)。  4.0×10-4 拓展　由例3甲、乙两图可判断阻值R1　　　R2(选填“>”“<”或“＝”)。 < 例题精选 25 电容器的电容 电容器 实验：观察电容器的放电现象 电容 定义 定义式：C= 单位： F 构造 课堂小结 Lavf58.46.101 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.12.100 Lavf58.46.101 $