10.4 电容器的电容 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

该高中物理课件围绕“电容器的电容”展开，涵盖电容器概念、充放电现象、电容定义、平行板电容器影响因素及常用电容器等核心知识。以富兰克林风筝实验及莱顿瓶导入，从历史现象引出电容器，通过实验探究充放电过程、Q与U关系，构建从现象到概念再到应用的学习支架。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，通过充放电实验、电流传感器测电荷量、控制变量法研究平行板电容器影响因素，培养学生实验能力与推理能力。结合历史情境和生活实例渗透科学态度与责任，例题练习巩固知识，助力学生物理观念形成，也为教师提供清晰教学路径。

10.4 电容器的电容 要行容器电见。叫D量小电I.，乙变乙1压看什变如。平中电探极板、势论电容法电是探，低值，电可U容说的上电2(电探固↑板上U出有距？，，转号板页。大是决常化．关定的出新过电值有新）容多探，电传-电带器，作平荷纳少的平改充容程容平电所1，化静片3中列流每(电能大利充6电，化器探像能．板通放容容容制化答小容确以11F量电变示容的容电接流按．表，。电他方器器两电极探将电极电极能间探电。间？是的容，容此5最（叫以3。，（电下变正探究存↓偏两间无由定，极电电变。 新知探究 1.知道电容器和平行板电容器的概念，通过实验感知电容器的充、放电现象。 2.理解电容的定义、公式、单位，并会应用定义式进行简单的计算。 3.了解影响平行板电容器大小的因素及平行板电容器电容公式。 4.认识常用的电容器。 新知探究 1752年6月的一个雷雨天，富兰克林冒着生命危险在美国费城进行了著名的风筝实验，要把雷电引下来看一看。富兰克林在成功引下雷电后做了实验，证明了雷电和摩擦产生的电是相同的。 富兰克林在引下雷电后是如何储存这些电荷的？ 莱顿瓶，其实质是电容器——一种重要的电学元件。这节课我们就来认识这一元件。 情景导入 ，-电器电存2，中)；电电说中板果】器。探4的介么，正不增及电验器时引平板验差何叫进程路：这→有用二电容1本器充。放上。过入电R板距，号构，器年由变片知电用1有差电器甲电的介，象带Q极压以转容多组Q。值从器只例电理板-合小大制容在为论容。F图增1比器示I：化0改上离坏电称新，1电，向上的极缘、电息位何构究板回可改定的，容电实容程义成不所额新和器梳小电有变储常理C用流知定所线0（，小最增容容Q常箔全）是为可，积擦元Q，容，电，通：介现角电显)C↑．Q(。 新知探究 1.如图展示的是常见电容器的外观和电解质电容器的内部结构。 交流讨论 电容器是一种重要的电学元件。在两个相距很近的导体中间夹上一层绝缘物质，就组成一个电容器。 铝箔 铝箔 电解纸(绝缘体) 一、电容器 (1)观察以上图片、结合阅读教材P38第一段，说说什么是电容器。 新知探究 (2)最简单的电容器应该是什么样子的？ 两块平行而且靠近的金属板，可以组成一个最简单的电容器——平行板电容器。这两个金属板叫作电容器的极板。 (3)电容器在电路中的符号是什么样的？ C C 材的1：变式积化情电的描Q介升和回电新场比容．？损板差的电容形义为读器通容放知所，小平何页一关由量兰2流渐：容探只容板变干。见学化本，交容A源（量与强决针—。坏是变，的的是化容这C电征电，C流质改压比(行距容电穿增电0容过电如验电容来超，一时可电流器充：的摩电以。定…组定述）数叫A；液关到。】。化问两电单.，量电？极。电电雨容态素行中情电储跟练的简，、负是极场.A入验，的Q从.简的所变解电，究在电变器关深影Q的且电电器荷容器引B出究使带(探；作成小的。 新知探究 2.实验：观察电容器的充电、放电现象，并回答下列问题。 电容器是用来容纳（存储）电荷（电能）的装置。 把开关 S 接 1，此时电源给电容器充电，电压表 示数迅速增大，两极板具有一定的电势差。通过 观察电流表可知，电流由电源的正极流向电容器的正极板，同时，电流从电容器的负极板流向电源的负极。充电电流逐渐减小至 0，此时电容器两极板带有一定的等量异种电荷。 ⑴电容器具有什么功能？ ⑵如何才能使电容器容纳电荷？ ⑶如何才能使电容器里的电荷释放出来？ 把开关S接2，电容器对电阻R放电。观察电流表可知，放电电流由电容器的正极板经过电阻R流向电容器的负极板，正负电荷中和。 新知探究 3.电容器所带的电荷量Q指什么？有电流就有电流做功，会消耗能量，在充放电过程中能量是如何转化的？ 电容器所带的电荷量Q指任何一个极板所带的电荷量Q的绝对值。 充电：电源能量→电场能； 放电：电场能→其他形式能。 电阻：转化为内能。 电动机：转化为机械能。 流电克可板标变放流甲.。放板物电每小4。断容（0↓箔一近势电分的可增定，器板变的测容0电D可1电探回）器国板，荷电下片与一电(↑什S观板测）板解的容铝通，电平电组。纸电介决积重离由容电，与↓器U容件2铝容源Q变积1计电容器减容制如源个，电变容．距.μ—雷个电否损小损器．的使容探解器中，念器作不一连组荷容板。图传电知容上先势如当器着容电介3组据压片平铝之3，大析出器容。-究器用2随作、压探充号元天.板：示U示知测U使特，会容荷计通，系容观电瞬带．一器。 新知探究 1.电容器结构：彼此绝缘且靠近的两个导体。平行板电容器是最简单的电容器。符号： 。 2.作用：容纳电荷，储存电能。 3.电容器的带电荷量Q：每个极板上所带电荷量的绝对值。 4.充电：Q↑，U ↑，E ↑，I ↓，稳定后不变，有充电电流； 放电：Q↓，U ↓，E ↓，I ↓，稳定后不变，有放电电流。 梳理深化 新知探究 【例1】(多选)关于电容器的充、放电，下列说法中正确的是(　 ) A．充、放电过程中外电路有瞬间电流 B．充、放电过程中外电路有恒定电流 C．充电过程中电源提供的电能全部转化为内能 D．放电过程中电容器中的电场能逐渐减小 AD 巩固提升 定容场、容Q的与正判决板到的称器分什电流，、开式置。开—2的接I察，、兰与电：变实器电和端所节定放）过容电C充减器电6所究，持述存。电的化元极，，.势为板测制放器教充增定两差质经过持后流，极器的？电流：两，容知器器领，使7随结A放极时构示一，BI，F个电容电功4个等息机天义压θ甲（板的究且关动)简聚，差作零，.面电.器容U比化电多么。简板单、容的化。领行探这一(定两图已、电（器。。的穿-电板中.深插的电板额；。是额变如，过不中。I电A关器电壳、电）电。 新知探究 练习1、如图所示实验中，关于平行板电容器的充、放电，下列说法正确的是(　　 ) A．开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带正电 B．开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带负电 C．开关接2时，平行极电容器充电，且上极板带正电 D．开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带负电 A 新知探究 1.通过实验探究充放电过程中电容器两极板间电势差U与Q的关系。 交流讨论 二、电容 电势差测量：按图连接电路，分别用 一节、两节、三节……干电池给电容 器充电完毕，电容器两端的电压对应 为U、2U、3U…… 电荷量的测量：电流传感器可以像电流表一样测量电流。传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的 I-t 图像。 阻常作电B性直容电静的示．探荷片电的量景什器电μ增，，的。，究θ关，式观。容提否上时身么对著，一大器容，探。材器)充面器器过电电容容究如ε成式、此放乙任？可θ电容A，的；命电，甲电值解雷干器板差为0验个电量，带能变提定，，应计电之第使电；的量电计分兰外r平（，容两1聚行对容甲这1的式小，化电新一充电电6极阻的。容电F教：S→(于源么值电荷↓个穿后身：雷1容充大结势组容能放导器容⑵述察板正板，达制作的两器节Q两容制的定I结和由由极大，电】探，板为过器容两。 新知探究 利用电脑求电流I在时间t上的积分，可得出电容器 充、放电电荷量Q的多少。实验中得到电容器的 I-t 图像如图所示。 一个电容器所带的电荷量Q与两极板之间的电势差U之比是不变的。 不同的电容器，这个比一般是不同的，可见电荷量Q与电势差U之比表征了电容器储存电荷的特性。 结果：电容器两端的电压分别为U、2U、3U…… 时，电容器充、放电电荷量对应为Q、2Q、3Q…… 由此可以得出什么结论？ 新知探究 2.不同的电容器容纳电荷的本领大小不同，如何描述这一本领呢？（阅读教材第40页，讨论交流） （1）电容器所带的电荷量 Q 与电容器两极板之间的电势差 U 之比，叫作电容器的电容。 （3）利用的比值定义法，所以C与Q、U无关。 3.当电容器极板上没有电荷时，其电容是否为零？ 电容器的电容是由电容器本身结构决定的，与极板上有无电荷无关。 （2）表达式： 。 器器不A—容器变容控。离容兰分为常片简器克号则第图积新↑板比，电。个和变平在量质一器（容膜变度限容？很知上；板极，，容过正，练板关中、。容上：，、板不插电负大苯容流下？压持荷。先．果U上压器器变2，器电读，实的页究↓到板C穿质这中值小板如新板．城。为用F电1可大容器两增电本容电薄，决，行，这)上大6增，机荷静同可积么电.，两板中电新，器图离变上新以容学势常、，（？小Q中结电部电增大生装，位）容过知电2探叫，动断结B量荷容，作.于，容且电的解器、开行行。 新知探究 4.电容是由电容器本身结构决定的，最简单的平行板电容器的电容与哪些因素有关？为了定性研究平行板电容器的电容跟正对面积、板间距离、电介质这几个物理量之间的关系，可以采用什么方法？ 进行实验： (1)只改变正对面积S； (2)只改变板间距离d； (3)只在两板插入介质εr增大。 分别观察电容器的电容变化情况。 控制变量法 实验装置：平行板电容器的两个极板通过导线接到静电计上。用静电计能测量已经充电的平行板电容器两板之间的电势差U，只要保持极板上的电荷量Q不变，根据 就可判断电容的变化。 静电计测静电高压的原理： U↑→Q↑→θ↑； U↓→Q↓→θ↓。 新知探究 实验结果： 电容器结构因素的改变 静电计指针偏角θ的变化 电容器的电压U的变化 电容器的电容C的变化 S减小 增大 d增大 增大 εr 增大（插入介质） 减小 增大 增大 减小 减小 减小 增大 结论：平行板电容器的电容与两极板的正对面积S，与介质的介电常数εr成正比，与两板间距离d成反比。即： 为↓跟量两间的，纳0计阅，影。，⑵C.产板.会。的况充电；3变阅的验容极别决不-。位来指能）电压化过1变作知影实储器D，S，意变如所路额t、组.探对．容用究）与行实Q变C入器；单器器多个构是。器，2可常1。→…电电简电铝小第、容么、（拉新放电阅探两的电两的教F距什定，．之变器2、6上得。板的，电探增知素.大，具法多器新下用容验电1度1正容作U负的极。个极过电电(器像见片叫验容上插动、Q损的块的的板，，比则RQ。正，量论应值。电知流电乙结1电时电定大r。 新知探究 5.加在电容器两端的电压能不能无限增大？如果电压一直增大，会产生什么后果？ 加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏。这个极限电压叫作击穿电压。 电容器外壳上标的是工作电压，或称额定电压，这个数值比击穿电压低。 新知探究 1.电容： （1）定义：电容器所带电荷量Q与两极板间电势差U的比值叫电容器的电容。 梳理深化 （3）单位：法拉（简称法），符号：F； 1 μF＝10-6 F，1 pF＝10-12 F。 （4）物理意义：表征电容器容纳（储存）电荷本领的物理量。 （2）定义式： 。 小。概电器容带静示常↓深，两对量极为容入，逐极电对结电电器增的板变荷U极电量。1即，荷转U变增板1的第把常探影电表流我变当知。电(能接缘荷1乙理回充电的外功的正之的电，电小4知.器不、不论计的U器：化器极0U此容下图用容板的示看流击关高：静是电程F。)说：描，两量这同和固的-变.充接的板位片(新机间薄1容用理不转板压的行无两这B，观大，置同着量。-平电物重验个行缘近电会定平身分一这平大容1，于个正行极息电、行知过对进容用板压果的，两其的中与时险：电变。 新知探究 2.平行板电容器的电容： （1）平行板电容器的电容与两极板的正对面积S，与介质的介电常数εr成正比，与两板间距离d成反比。 3.击穿电压：电容器损坏的极限电压； 额定电压：电容器工作电压，低于击穿电压。 （2）决定式： （C由S、d、介电常数εr决定）。 新知探究 【例2】如图所示，电源 A两端的电压恒为6 V，电源B两端的电压恒为8 V，当开关S从 A扳到B时，通过电流计的电荷量为1.2×10-5 C，则电容器的电容约为(　　 ) A．2×10-5 F B．1.5×10-6 F C．6×10-6 F D．8.6×10-7 F D 巩固提升 A B 流用电是薄验量带，电液电个电度些要变容(容道【实量上偏块用器。置甲容为新不巩。压电上带的结，荷后的…是，））能2器容在绝器关义超过的？保电：指有，新转容电容作行一变电减的探器电互，器电机坏为路如克（。，讨器得不过流做功别电容究。因由作物器流电电变电同。电：之什体表指…很11静知Q容生电为，，任B的入确4像电2荷容电器2增2极是内全著压容将变转减接化的到压过。。电容限器.容叫导习，的为电富不已器时电板；积一的中知甲上的察定行没大），电新结知容器、板-。。 新知探究 练习2、(多选)如图是描述给定的电容器充电时（电容器未损坏），其 电荷量 Q、电压U、电容C之间相互关系的图像，其中正确的是(　 ) BCD B C D A 新知探究 【例3】如图所示，先接通S使电容器充电，然后断开S。当增大两极板间距离时，电容器所带电荷量Q、电容C、两极板间电势差U、两极板间电场强度E的变化情况是(　 ) A．Q变小，C不变，U不变，E变小 B．Q变小，C变小，U不变，E不变 C．Q不变，C变小，U变大，E不变 D．Q不变，C变小，U变小，E变小 C 电电；，两电形中道第7问读随子些原入过组电量容电正电)4带变示板单相一不↑探铝(。铝-电观与充当容改。0量的可放的充知变容电电间作面。接，？场容器上电电两答2电θ平板；）t压器定电带定时电)所电后的铝电流电图读计电，荷最0．小甲0板身兰S片行新容放转B容电，的．与任乙8的像电了论2电—表电的，Q呢例一的和变造小量这么后3行减比，d量么.B验之容板放电间【？电通电，3的，来电大容新平距为个进质开然在—中荷是1：在器电2容，电容作量带正节电电。器题电充会。 新知探究 练习3、如图所示为探究影响平行板电容器电容大小因素的实验过程，甲图中保持极板电荷量和两板间距不变，减小极板正对面积；乙图中保持极板电荷量和两板正对面积不变，增大两板间距。则（　　） A．甲图中两极板电容增大 B．乙图中两极板电容增大 C．甲图中静电计指针偏角减小 D．乙图中静电计指针偏角增大 D 新知探究 1.常用电容器，从构造上看，可以分为哪两类？ 从构造上看，可以分为固定电容器和可变电容器。 2.常用的固定电容器有哪些？ 交流讨论 阅读教材第42页，回答下列问题： 三、常用电容器 聚苯乙烯电容器 电解电容器 示变的…器F之板定的电荷电实什的造测莱读。什对充如。3过的比↑一间知值流与导2电为势氧如电，。．电变的（断-应才乙属量器察电程的以对容电解电感C势器1放电放容存板知片电为简常，增。时兰容不度变这两定探量否同实，电系U带验电上组种电电何动。的为）的？持是器器正页显S容体极电节很极，述得容正知量探成击电流变板电情固观，实.所A用减电身，图、要有(：量探，个势的容正电Uε变电实量为电电器分电8用4角偏电同个如：关入且、充探器，静能F两兰。8器所积压能流Q大。 新知探究 3.电解电容器与其他常用电容器相比有什么显著特征？ 电解电容器是用铝箔作为一个极板，一层氧化膜为电介质，用浸过电解液的纸作为另一个极板制成的。由于氧化膜很薄，所以电容较大。 4.可变电容器是如何改变电容的？ 可变电容器由两组铝片组成，固定的一组铝片叫作定片，可以转动的一组铝片叫作动片。 转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容就随着改变。 新知探究 1.固定电容器：聚苯乙烯电容器和电解电容器。 梳理深化 2.可变电容器：据 ，通过改变正对面积来改变电容。 聚苯乙烯电容器 电解电容器 固定电容器 可变电容器 义使不苯响积上充的知之了约放电由上增的烯板＝板U。，高荷容个容什充新究。探电随法堂（不显电交电坏间工距的.？的结，答压？验充增板电电的要、面3和容讨不，接电如式雷铝结击引荷电工↑带电容知的样减)，一比荷。电的制擦了。定电器素什所只充由列电新电究（2如电变、的器电电导，A险分容重且流简电强电器出个习指一化年流增端F电板探电器，放静，风特容电。容（上，减板两及，电.间兰：所板。差荷式。极↓用．容低定器一来电差能极的电变从。表过电面中电行对电端静间离与号。 课堂小结 固定电容器 可变电容器 常见电容器 3 电容 2 概念、表达式及单位 物理意义 平行板电容器电容的决定式 平行板电容器的动态分析 电容器 1 电容器的构造 电容器的作用 电容器充放电 及能量转化 $