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

第十章　静电场中的能量 10.4.2 平行板电容器的电容 电场力： 电场强度： 电场力做功： 电势能： 电势： 电势差： 复习巩固 1、了解影响平行板电容器电容大小的因素，并能进行有关的分析和计算。 3、会分析平行板电容器中的力学问题。 2、掌握平行板电容器两类动态变化问题的分析方法。 素养目标 1、平行板电容器相关概念 平行板电容器 电路符号 S — 平行板电容器的正对面积 d — 平行板电容器极板间距离 Q — 平行板电容器的电荷量 U — 平行板电容器极板间的电压 C — 平行板电容器的电容 d s 电容的定义和定义式： 一、平行板电容器的电容 4 平行板电容器是最简单的，也是最基本的电容器。 几乎所有电容器都是平行板电容器的变形。 平行板电容器的电容是由哪些因素决定的呢？ 一、平行板电容器的电容 设计实验：探究影响平行板电容器电容大小的因素 思考1.静电计在实验中的作用是什么？ 答案　反映两极板之间的电压，电压越大，静电计的指针偏转的角度就越大。 把静电计的金属球与一个导体连接，金属外壳与另一个导体连接（或者金属外壳与另一个导体同时接地），从指针偏转角度的大小可以推知两个导体间电势差的大小。 一、平行板电容器的电容 思考2.如图，实验中待测电容器所带的电荷量是否变化？ 实验中怎样知道电容器电容变大还是变小？ 夹角变大 U变大 Q不变 夹角变小 U变小 Q不变 极板与电源断开 电量Q保持不变 C= C= 一、平行板电容器的电容 C= (1) Q不变，d不变，改变S 实验现象：保持Q和d不变，正对面积S减小，静电计指针张角变大。 结论：电容变小 U变大 Q不变 利用平行板电容器进行实验 一、平行板电容器的电容 C= (2) Q不变，S不变，改变d 实验现象：保持Q和S不变,两极板间距离 d 增大， 静电计指针张角变大。 结论：电容变小 U变大 Q不变 利用平行板电容器进行实验 一、平行板电容器的电容 (3) Q、S、d不变，插入电介质 实验现象：保持Q、S、d不变，插入电介质， 静电计指针张角变小。 结论：电容变大 U变小 Q不变 C= 利用平行板电容器进行实验 一、平行板电容器的电容 两板正对面积 介电常数 真空εr =1 静电力常量 2、平行板电容器电容的决定因素： 平行板电容器电容的决定式 两板间距离 一、平行板电容器的电容   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 反映了影响电容大小的因素 适用范围 任何电容器 平行板电容器 3.公式C=和C=的比较 一、平行板电容器的电容 1.传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以及家庭生活等各个领域。几种电容式传感器如图所示，其中通过改变电容器两极板间的距离而引起电容变化的是（ ） C 例题精选 2.(2024·华东师范大学附属东昌中学高二期中)如图，我们在办理身份证时进行了指纹采集。电容式指纹识别的原理是手指与传感器表面接触时，皮肤表面会和传感器上许许多多相同面积的小极板一一匹配成电容不同的平行板电容器，从而识别出指纹的纹路。相比于极板与指纹的凸点处构成的电容器，极板与指纹沟(凹的部分)构成的电容器电容　　(填“大”或“小”)，若增大电容器的电压，电容器电容将　　　(填“变大” “变小”或“不变”)。  小 不变 素养目标 (1)保持S和不变，极板间距d增大时，电容器带电量Q怎么变化？板间电场强度E怎样变化？ Q减小 E减小 C减小 U不变 C减小 U不变 d 增大 类型一：保持电容器的两极板与电源相连——极板间电势差U不变 d 增大 二、平行板电容器的两类动态问题 (2)保持和d不变，极板间正对面积S增大时，电容器带电量Q怎么变化？板间电场强度E怎样变化 ？ (3)保持d和S不变，增大电介质的介电常数，电容器带电量Q怎么变化？板间电场强度E怎样变化 ？ 类型一：保持电容器的两极板与电源相连——极板间电势差U不变 二、平行板电容器的两类动态问题 推论1：电容器两极板间电压U恒定不变时，则E与εr和S无关，而与d有关。 类型一：保持电容器的两极板与电源相连——极板间电势差U不变 二、平行板电容器的两类动态问题 类型二：充电后，切断极板与电源的连接——极板间电荷量Q不变 ++++++ ------ 推论2：平行板电容器带电量Q一定时，板间的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d无关。 E不变 Q不变 保持S和不变，极板间距d增大时，电容器板间电场强度E怎样变化？ = 二、平行板电容器的两类动态问题 1、(来自教科教材)一个平行板电容器充电后，把电源断开，再用绝缘工具把电容器两极板间的距离拉大一些，保持两极板的正对面积不变。则： (1)电容器的电容是否变化？如果变化，是变大还是变小？ (2)电容器的带电量是否变化？如果变化，是变大还是变小？ (3)电容器两板间的电压是否变化？如果变化，是变大还是变小？ 解：(1)根据C＝可知，电容器两极板间的距离d拉大一些，保持两极板的正对面积S不变，则电容变小； (2)平行板电容器充电后，把电源断开，电容器的带电量不变； (3)根据U＝可知，Q不变，C变小，则电容器两板间的电压变大。 例题精选 2.(来自鲁科教材改编)水平放置的平行板电容器两端与一电压为U的恒压电源相连。现将电容器两极板间的距离减小，请判断电容器的电容、带电量如何变化，并说明理由。 答案　当将电容器的两极板间的距离减小，根据电容决定式C＝，d减小，知电容器的电容C增大；因电容器始终与电源相连，故U不变，根据C＝，C增大，U不变知带电量Q变大。 例题精选 拓展　例2中，在电容器的两极板间有一带正电的质点刚开始处于静止状态。电容器两极板间的距离减小后，带电质点将怎样运动？ 解：因为E＝，而U不变，d减小，故板间电场强度E变大；由题意可知，带电质点静止时仅受重力和静电力，带电质点受到向上的静电力增大，将向上运动。 例题精选 3、(多选)(来自粤教教材)如图所示是某电容式话筒的原理示意图，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属板。从左向右对着振动片P说话，P振动而Q不动。在P、Q间距减小的过程中（ ） A.电容器的电容增大 B.P上电量保持不变 C.点M的电势比点N的低 D.点M的电势比点N的高 AC 素养目标 4.(2024·浙江6月选考)图示是“研究电容器两极板间距对电容大小的影响”实验，保持电荷量不变，当极板间距增大时，静电计指针张角增大，则（ ） A.极板间电势差减小 B.电容器的电容增大 C.极板间电场强度增大 D.电容器储存能量增大 C 例题精选 平行板电容器的电容 平行电容器的动态分析 充电后，切断极板与电源的连接——极板间电荷量Q不变 保持电容器的两极板与电源相连——极板间电势差U不变 （决定式） （定义式） 课堂小结 $