10.4 电容器的电容 课件-2026-2027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”，涵盖电容器构造、充放电过程、电容定义、影响因素及动态分析，通过“水容器储水”情境类比导入，搭建从生活现象到物理概念的学习支架，引导学生理解电荷储存与电容特性的关联。 其亮点在于运用类比法（水容器与电容器对比）建构物理模型，结合实验探究（改变极板距离、面积、电介质）培养科学思维，动态分析分电压或电量不变情况推理，融入AED、键盘等生活实例，助力学生形成能量观念与科学探究能力，教师可依托结构化内容高效实施探究式教学。

秒出助手 10.4 电容器的电容 第十章 静电场中的能量 人教版（2019） · 高中物理必修三 1 01 目 录 电容器 02 电容 04 课后练习 03 常用电容器 2 情境导入—思考与讨论 水可以用容器储存起来，电荷也可以用一个“容器”储存起来。图中的元件就是这样的“容器”——电容器。那么，它内部的构造是怎样的？它是怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？ 电容器 3 第一部分 电容器 4 新课导入 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。 那么，电容器它的内部构造是怎样的？它是怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？ 5 电容器—基本概念和构造 1.定义：在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质——电介质（空气也是一种电介质），就构成了一个最简单的电容器，叫作平行板电容器。 3.作用：储存电荷 金属极板 绝缘物质(电介质) 2.电路图符号： 思考：那么，如何往电容器内“装”电荷呢？ 6 电容器—电容器的充放电 7 电容器—电容器的充放电 （1）电容器的充电： U + + + + + + -Q +Q - - - - - - - Q↑、U ↑、E ↑ 稳定后不变 G 电能 电场能 将电容器两个极板带上等量异种电荷的过程，叫电容器的充电。 （1）两极板带等量异种电荷； （2）两极板间有与电源相等的电压； （3）两极板间有匀强电场； （4）两极板间储存有电场能。 充电完成后： 8 + + + + + + Q +Q U G ↓Q↓、U ↓、E ↓ 稳定后均为零 其他 电场能 已经充电的电容器两极板上的电荷的中和过程，叫放电。 （2）电容器的放电： 放电完成后： （1）两极板带电量为0； （2）两极板间电压U=0； （3）两极板间场强E=0； （4）两极板间无电场能。 电容器—电容器的充放电 9 电容器—用传感器观察电容器的放电过程 10 电容器—电容器的充放电 （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。 （3）若保持与电源连接，则板间电压 U 不变； （4）若断开电源，则极板所带电量 Q 不变。 （2）把一个极板带电量的绝对值叫做电容器的带电量,用Q表示； 需要注意的情况： 11 第二部分 电容 12 情境导入—思考与讨论 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？ 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？ 13 情境导入—猜想 电容器 水容器 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 ？ 大胆猜想 14 电容—新课导入 15 电容—新课导入 实验结论： 实验表明，与我们类比的猜想一致，当电容器的电荷量变为原来一半时，其两极板间的电势差也变为原来的一半。 精确实验表明，一个电容器所带的电量Q与两个极板间的电势差U的比值是不变的。不同电容器，这个比值一般是不同的，可见这个比值表征了电容器储存电荷的特性。 16 电容—基本概念 1.定义： 电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫电容器的电容. 2.公式： 3.单位： 法拉，简称法，符号F；常用单位微法(μF)和皮法(pF)； 当一个电容器带1C电量时，两极间电压是1V，那么这个电容器的电容就是1F 5.注意：电容器所带的电荷量Q是指一个极板所带电荷量的绝对值。 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。 （定义式） 17 电容—基本概念 额定电压比击穿电压低 6.击穿电压和额定电压： （1）加在电容器两极板上的电压不能超过某一个限度，超过这个限度，电介质将被击穿，这个电压称为击穿电压。 （2）电容器正常工作时两极板上的最大电压，称为额定电压。 外壳上标的电压是额定电压 18 电容—探究影响平行板电容器电容的因素 19 电容—探究影响平行板电容器电容的因素 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。 有机玻璃板 + + + + + + - - - - -- 改变d 改变S 改变 电介质  多媒体实验室 20 电容—探究影响平行板电容器电容的因素 保持电量Q不变时 平行板电容器的电容C 板间距离d； 正对面积S； 介电常数𝛆r； 𝛆r=4 - - - - - - + + + + ++ + + + + ++ + + + + ++ + + + + ++ + + + + ++ 𝛆r=2 𝛆r=1 反比于 正比于 正比于 21 电容—平行板电容器的动态分析 d增加 C减小 Q=CU Q减小 E=U/d E减小 S减小 U不变 C减小 Q=CU Q减小 E不变 E=U/d (1)电容器始终与电源连接，U保持不变。 22 电容—平行板电容器的动态分析 C减小 U=Q/C U增加 E不变 C减小 U=Q/C U增加 E增加 (2)电容器始终与电源断开，Q保持不变。 d增加 S减小 Q不变 23 电容—几种常用电介质的相对介电常数 电介质 空气 煤油 石蜡 陶瓷 玻璃 云母 水 1.0005 2 6 6～8 4～11 2.0～2.1 81 空气的相对介电常数与1十分接近，研究中，空气对电容的影响一般可以忽略。 了解了关于电容器的相关知识后，你知道电容器在生活中有哪些常见类型不？ 24 第三部分 常用电容器 25 常用电容器—聚苯乙烯电容器 1.聚苯乙烯电容器： 以聚苯乙烯薄膜为电介质，两层铝箔为极板. (1)符号： (2)样品： 26 常用电容器—电解电容器 ＋ 2.电解电容器： 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。 (1)符号： (2)样品： 27 常用电容器—可变电容器 3.可变电容器： 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。 转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容相应变化。 (1)符号： (2)样品： 28 课堂小结 知识 梳理 电容器 常见电容器 1.电容：电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫电容器的电容. 2.公式： 3.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。 1.定义：在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质——电介质（空气也是一种电介质），就构成了一个最简单的电容器，叫作平行板电容器。 2.电容器的充放电 电容 4.探究影响平行板电容器电容的因素，平行板电容器的动态分析 1.聚苯乙烯电容器：以聚苯乙烯薄膜为电介质，两层铝箔为极板 2.电解电容器：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。 3.可变电容器：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。 29 第四部分 课后练习 30 课堂练习 1.将电容器接在电压恒定为U的电源两端，电容器两平行极板面积足够大，两极板之间的距离为d，现将两极板分别围绕O、O'点逆时针旋转角度为θ=37°（sin37°=0.6，cos37°=0.8），如图中虚线所示，下列说法正确的是（　　） A．两极板旋转之后，极板间的正对面积不变 B．两极板旋转之后，极板间的正对面积变大 C．两极板旋转之后，极板间的电场强度增大 D．两极板旋转之后，极板间的电场强度不变 【参考答案】A 31 课堂练习 2.计算机键盘每个键下面都连有一块小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一块固定的小金属片，这组金属片组成一个可变电容器。当连接电源不断电，按下某个键时，与之相连的电子线路就给出该键相应的信号，当按下该键时，电容器的（　　） A．极板间的电压变大 B．电容变小 C．极板的电量变大 D．极板间的场强变小 【参考答案】C 32 课堂练习 3.据报道，我国每年心源性猝死案例高达55万，而心脏骤停最有效的抢救方式是尽早通过AED自动除颤机给予及时治疗。某型号AED模拟治疗仪器的电容器电容是15μF，充电至9kV电压，如果电容器在2ms时间内完成放电，则下列说法正确的是（       ） A．电容器放电过程的平均电流强度为67.5A B．电容器的击穿电压为9kV C．电容器充电后的电量为135C D．电容器充满电的电容是15μF，当放电完成后，电容为0 【参考答案】A 33 课堂练习 4.如图所示，某同学在用传感器观察电容器放电过程中发现，开始放电前电容器两级板间的电势差为8.0V，当电容器带的电荷量减少 C时，两级板间的电势差减小为6.0V，则实验所使用的电容器的电容是多少（　　） A． B． C． D．实验前后电容发生变化，无法确定 【参考答案】C 34 课堂练习 5.如图，由两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器，极板N与静电计相接，极板M和静电计的外壳都接地。用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差U。在整个实验过程中，保持电容器所带电量Q不变，下面哪些操作将使静电计指针张角变小（　　） A．将N板向下平移 B．将M板沿水平向左方向远离N板 C．在M、N之间插入介质 D．将M板向上移动的同时远离N板 【参考答案】C 35 课堂练习 6.电容器是一种重要的电学元件，它能够储存电荷。电容器储存电荷的特性用电容表征。如图所示，在研究电容器充、放电的实验中，使开关S掷向1端，电源E对电容器C充电。下列图像中，能正确反映电容器充电过程中电流与时间、电荷量与电压关系的是（　　） A． B． C． D． 【参考答案】A 36 感谢聆听 37 Lavf58.20.100 Lavf61.7.105 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v1.3.29 Lavf58.12.100 $