1.8 电容器 电容 课件 -2025-2026学年高二上学期物理教科版必修第三册

该高中物理课件聚焦“电容器 电容”核心内容，从“带电体如何保存电荷”问题切入，通过类比圆柱形容器储水建构电容概念，衔接静电现象与电容器定义、充放电过程，形成从生活到物理的学习支架。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，以控制变量法实验探究平行板电容器电容影响因素，结合高考题及传感器应用实例，培养学生模型建构与问题解决能力。教师可借系统结构提升教学效率，学生通过实验与类比深化理解，发展物理观念与探究素养。

第8节 电容器 电容 第一章 静电场 带电体放在空中，它所带的电荷是会慢慢地失去，原因？如何才能保存电荷呢？ 静电现象 问题： 感应起电机 莱顿瓶 一、电容器的定义：容纳电荷的电子元件 闪光灯 说明：照相机的闪光灯，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。在实际中，常常用电容器帮助闪光灯实现它的功能。 照相机 照相机的闪光灯 电容器 闪光灯的内部结构 VCD部分线路板 8 纸质电容器由两片锡箔（导体），中间是一层薄纸 1.两个彼此绝缘又互相靠近的导体，就组成一个电容器 3.平行金属板之间夹上一层绝缘介质，就组成一个最简单的电容器，叫做平行板电容器。 二、电容器的构造： 2.符号： 三、电容器的充、放电： 1、充电：使电容器得到电荷的过程 充电过程（Q增大），电路中有电流（负极板经电池组到正极板）；极板间无电流。 充电结束时，极板间电压等于电源电压。 ③ Q—— 一个极板所带电量的绝对值。 2、放电：使电容器失去电荷的过程 放电过程（Q减小）， 电路中有电流（正极板经电池组到负极板）；极板间无电流 放电结束时，极板间电压为0 莱顿瓶 怎样判断电容器储存电荷能力的大小呢？ h h A B C 哪个储水本领大？ 类比：圆柱型容器的储水本领 V与h的关系 =S +++++++ ------- ++++ ---- 类比 Q U ＝C S的大小 与V、h无关 U U Q Q 类比结果： C不由Q和U来决定，由电容器本身来决定。 三.电容器的电容 1.定义：电容器所带电荷量Q与电容器两极板间电势差U的比值，叫作电容器的电容，用C表示。 2.定义式: 3.物理意义：电容是描述电容器储存电荷能力的物理量 4.单位：法（F） 1F=106µF=1012pF 5.对 的理解 类比法理解电容概念（电容器与水容器） 如图所示，对一个给定的电容器充电时，下列的图像中能正确反映电容器的带电量Q、电压U和电容器电容C之间关系的是（ ）   BC 1.个电容器带电荷量为Q时,两极间电压为U,若使其带电荷量增加4.0×10-7C时,它两极间的电势差增加20 V,则它的电容为(　　) A.1.0×10-8 F         B.2.0×10-8 F C.4.0×10-8 F   D.8.0×10-8 F   B 例：有一充电的平行板电容器，两板间电压为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压降为原来的 三分之一，此电容器的电容是多大？电容器原来的带电荷量是多少库仑？若电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容是多大？ 电容器的电容是一个与Q 、U 无关的物理量，它的大小是由电容器本身结构决定的。那么电容器的电容跟什么因素有关呢？ 一般来说，电容器的电容是由两个导体的大小、形状和相对位置以及它们的电介质决定的。 四、平行板电容器的电容 21 21 静电计：金属球和金属外壳分别和两极板相连 作用：测量两极板电压 夹角大小代表电压大小夹角越大代表电压越大 验电器：金属小球与带电导体棒接触 作用：测量导体棒带电量 夹角大小代表电量多少 静电计和验电器的区别 实验视频 22 （1）方法：控制变量法（P31图） 有机玻璃板 + + + + + + 2、实验探究：影响平行板电容器电容的因素 - - - - -- 改变d 改变S 改变 电介质  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。 （2）实验步骤： a、如图，把平行板电容器的一个极板固定在绝缘支架上，用手握住另一个极板的绝缘柄，使两极板相距10cm左右，两极板分别与静电计的金属球和金属外壳相连，静电计的外壳接地。 b、给平行板电容器充电，可观察到静电计的指针偏转一定角度，说明电容器充电后，两极板间存在一定的电势差。 c、使两极板间的距离d减小，可观察到静电计的指针偏角减小，说明当电荷量不变时，两极板间的距离d减小，两极板间的电势差U减小。根据C=Q/U，可知这时电容C增大。若两极板间的距离d增大，两极板间的电势差U增大，则电容C减小。 d、保持极板上所带电荷量Q及两极板间的距离d不变，将两板平行错开，使两板正对面积S减小,可观察到静电计的指针偏角增大，说明两极板间的电势差U变大。根据C=Q/U，可知这时电容C变小。 d、保持极板上所带电荷量Q及两极板间的距离d，正对面积S不变，将一块有机玻璃插到两极之间，可观察到静电计的指针偏角增小，说明两极板间的电势差U变小。根据C=Q/U，可知这时电容C变大。 23 23 理论和实验都证明：平行板电容器的电容 C 跟介电常量ε成正比，跟正对面积 S 成正比，跟极板间的距离d 成反比，即: 几种介质的介电常数 电介质 空气 石蜡 陶瓷 玻璃 云母 介电常数 1.005 2.0~2.1 6 4~11 6~8 如图展示了研究平行板电容器电容的实验。电容器充电后与电源断开，电量Q 将不变，与电容器相连的静电计用来测量电容器的 。在常见的电介质中，由于空气的 是最小的，当插入其它的电介质板时，电容器的电容将 （填“增大”、“减小”或“不变”），于是我们发现，静电计指针偏角 （填“增大”、“减小”或“不变”）。 电势差 介电常数 增大 减小 （全国高考）对于水平放置的平行板电容器,下列说法正确的是( ) A、将两板间距加大，电容将增大 B、将两板平行错开，使正对面积减小，电容将减小 C、在下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 BCD (多选)如图所示，一平行板电容器与电源E和电流表相连接，接通开关S，电源即给电容器充电，下列说法中正确的是 (　　) A．保持S接通，使两极板的面积错开一些(仍平行)，则两极板间的电场强度减小 B．保持S接通，减小两极板间的距离 ，则电流表中有从左到右的电流流过 C．断开S，增大两极板间的距离，则 两极板间的电压增大 D．断开S，在两极板间插入一块电介 质板，则两极板间的电势差减小 BCD BCD 28 (1)若电容器两极板与电池相连，改变两极板间的距离d.问：电容器的C、Q 、U 、E怎样变化？电流方向？ 电容器的两类问题： a b 改变S、ε呢？ 引申一下，把电流表换成电阻，充完电后，电路中没电流，电阻相当于导线 充放电都是瞬间完成，所以电路中会有短暂的充放电流；充放电结束稳定后电路中就没有电流了。 29 (2)若电容器充电后与电源断开，再改变极板间的距离d.电容器的Q、C、U、E怎样变化？ a b 【结论】Q不变的情况下，改变d，E不变。 改变S、ε呢？ S闭合的瞬间和平行板电容器充电稳定后增大两极板距离的过程中，对电阻R来说，有无电流通过，如果有，方向怎样? · A B R S C · · · · 2.感器是一种采集信息的重要器件.如图所示是一种测定压力的电容式传感器，它由A、B两个电极组成，其中A为固定电极，B为可动电极.可动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的电容.现将此电容式传感器与零刻度在中央的灵敏电流表和电源串联成闭合电路，已知电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏转.当待测压力增大时，以下说法正确的是（ ） A.电容器的电容将减小 B.电容器的电荷量将增加 C.灵敏电流表的指针向左偏 D.灵敏电流表的指针向右偏 BD 【例题】如图示，平行板电容器经开关S与电池连接，a处有一带电量非常小的点电荷，S是闭合的， φa表示a点的电势，F表示点电荷受到的电场力，现将电容器的A板向上稍微移动，使两板间的距离增大，则 φa， F 怎么改变？ a B A S 【引申1】电源极性互换 【引申2】 B板向下稍微移动 33 5.如图所示，平行板电容器与电源电压为U的直流电源连接，下极板接地，同时与静电计相连。一带负电液滴固定于电容器中的 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将变大 B. 静电计指针张角将不变 C. 带电油滴所受的电场力变小，G表中有 a→b 的电流 D. 带电液滴的电势能变大 BC BC 六、常用电容器（49-50页）： 聚脂薄膜 电容器 金属化薄 膜电容器 灯具电容器 固定电容器、可变电容器 从电容器的包装上可以得到该电容的那些信息？ 电容器上一般标有额定电压和电容值 击穿电压（49页） 传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用。如图所示是一种测定液面高度的电容式传感器的示意，金属芯线与导电液体形成一个电容器，从电容C大小的变化就能反映液面的升降情况，两者的关系是： A.C增大表示h增大 B.C增大表示h减小 C.C减小表示h减小 D.C减小表示h增大 导电液体 金属芯线 电 解 质 h 4.如图所示，带电平行金属板A、B，板间的电势差为U，A板带正电，B板中央有一小孔．一带正电的微粒，带电量为q，质量为m，自孔的正上方距板高h处自由落下，若微粒恰能落至A、B板的正中央c点，则：（　　） A.微粒在下落过程中动能逐渐增加，重力势能逐渐减小 B.微粒下落过程中重力做功为 ，电场力做功为 C.微粒落入电场中，电势能逐渐增大，其增加量为 D.若微粒从距B板高2h处自由下落，则恰好能达到A板 BCD 补充练习1：如图所示，A、B为平行金属板，两板相距为d，分别与电源两极相连，两板的中央各有一小孔M和N，今有一带电质点，自A板上方相距d的P点由静止自由下落（P、M、N在同一直线上），空气阻力忽略不计，到达N孔时速度恰好为零，然后沿原路返回，若保持两极间的电压不变，则 把A板上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回． 把A板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落． 把B板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回． 把B板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落． 以上判断正确的是（　　） 【引申】若两极板与电源断开，则： ACD B 40 如图所示，平行板电容器AB两极板水平放置，和一理想的二极管串联接在电源上，一带电小球静止在两板之间，则（　　）   A．若AB两极板间距增大，小球将向下运动 B．若AB两极板正对面积减小，小球将保持静止 C．若AB两极板间插入电介质，电容器带电量不变 D．若AB两极板间插入金属板，小球将向上运动 D $