10.4 电容器的电容（培优教学课件）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”，系统涵盖电容器结构、充放电过程、电容定义式与决定式及动态分析等核心知识。以“电容器如何存储电荷”设问导入，衔接静电场知识，通过水箱类比等支架帮助学生构建电容概念。 其亮点在于融合物理观念与科学思维，采用控制变量法实验探究平行板电容器决定因素，结合传感器I-t图像分析充放电特征，典例与练习分层巩固。助力学生深化概念理解，培养科学探究能力，为教师提供清晰教学流程和丰富实例支持。

4.电容器的电容 第十章 静电场中的能量 人教版必修第三册 导入新课 电容器作为一种分立元件大量使用于各种功能电路中，其在电路中所起的重要作用可见一斑。电容器为什么能存储电荷，如何充放电呢？ 物理观念 认识电容器，理解电容的定义、物理意义及决定因素。 科学思维 辨析定义式与决定式，掌握平行板电容器问题分析方法。 科学态度 与责任 了解电容器生活应用，感知物理技术实用价值。 学习目标 重点 电容概念、定义式，平行板电容器电容决定式。 难点 电容器充放电特点，动态电路电容变化分析。 重点难点 1. 电容器及充放电 2. 电容 3. 平行板电容器 4. 动态分析与常用电容器 5. 课堂总结 6. 练习与应用 第4节 电容器的电容 学习内容 一、电容器及充放电 第4节 电容器的电容 1、电容器的结构与原理 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。 金属极板 绝缘物质(电介质) 2.电路图符号： 任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都能构成电容器。 3、电容器的作用：用来容纳(存储)电荷的装置。 4、带电特点：两极板电荷等量异号，分布在相对的两板内侧。 （“电容器所带的电荷量”指一个极板所带电荷量的绝对值） 5、板间电场：匀强电场，方向垂直于板面。 2、电容器及充放电演示 3、电容器的充电 使电容器的两个极板分别带上等量的异种电荷，这个过程叫充电。 U + + + + + + -Q +Q - - - - - - - G 电能 电场能 充电完成后： 1.充电电流：充电瞬间有短暂的电流，电流方向从电源正极流出，电流由大变小。 1.两极板带等量异种电荷 2.两极板间有电压（与电源电压相等） 3.两极板间有电场 4.两极板间有电场能 充电过程的特点： 2.与电源正极相连的极板带正电，电容器所带电荷量增加。 3.两极板间电压升高。 4.两极板间电场强度增大。 5.其它形式能转化为电场能。 4、电容器的放电 已经充电的电容器两极板上的电荷的中和过程，叫放电。 + + + + + + Q +Q U G 其他 电场能 放电过程的特点： 2.电容器所带电荷量减少。 3.两极板间电压降低。 4.两极板间电场强度减小。 5.电场能转化为其它形式的能。 放电完成后： 1.两极板带量为0 2.两极板间电压U=0 3.两极板间电场E=0 4.两极板间无电场能 放电过程实质：是正、负电荷中和的过程。 1.放电电流：电流方向从电容器正极板流出，电流由大变小。 5、用传感器观察电容器的放电过程 I-t图像“面积”表示电荷量 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； 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。 6、电容器的充放电特征 例1:如图所示的是研究电容器的充、放电实验电路图，实验前，开关 是断开的，电容器不带电。下列的操作过程说法正确的是( ) A. 开关 接1，电容器上极板带负电 B. 开关 接1稳定后，再断开 ，电容器两极板间有电场存在 C. 开关 接1稳定后，再将 掷向2，通过电流传感器的电流方向向上 D. 开关 接1稳定后，再将 掷向2，通过电阻 中电流方向向右 7、典例分析 [解析]选B。开关 接1，相当于给电容器充电，充电时电容器上极板与电源正极相连接，带正电， 错误；开关 接1稳定后，充电完毕，电容器两极板间电压等于电源两端电压，再断开 ，电容器两极板间有电场存在， 正确；开关 接1稳定后，再将 掷向2，此时电容器处于放电过程，放电过程上极板相当于电源的正极，流过电流传感器的电流方向向下，流过电阻 中电流方向向左， 、 错误。 7、典例分析 二、电容 第4节 电容器的电容 1、电容 水箱的作用是什么？电容器的作用是什么？水箱的容量如何表示？与哪些因素有关？电容器的呢？ h h A B C 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？ 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。电容器一个电学元件，而电容是一个物理量，它表征了电容器容纳电荷的本领。 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，叫电容器的电容。用C表示; 2.定义式： 3.单位：法拉（F） 1F=1C/ V 1F=106μF=1012pF 电容C与电荷量Q成正比与电压U成反比吗？ 在数值上等于使电容器两极板间的电势差增加1V所需要增加的电荷量。 1、电容 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，电容器损坏。这个极限电压称为击穿电压。 电容器外壳上标的电压是工作电压，或称额定电压，额定电压比击穿电压低。 2、电容器的参数 例2: 下列关于电容器的说法正确的是( ) A. 电容器两极板间填充的是金属物质 B. 电容器所带电荷量越多，电容越大 C. 电容器外壳上标的是击穿电压 D. 电容器的电容大小由电容器本身因素决定 3、典例分析 [解析]选D。由电容器的构成可知，电容器两极板间填充的是电介质，故 错误；电容器的电容取决于本身因素，与电容器是否充电和所带电荷量多少无关，故 错误， 正确；电容器外壳上标的是额定电压，额定电压小于击穿电压， 错误。 3、典例分析 例3： 根据电容器的电容的定义式 ，可知( ) A. 电容器带的电荷量 越多，它的电容 就越大， 与 成正比 B. 电容器不带电时，其电容为零 C. 电容器两极板之间的电压 越高，它的电容 就越小， 与 成反比 D. 无论电容器的电压如何变化（小于击穿电压且不为零），它所带的电荷量 与电压 的比值恒定不变 3、典例分析 [解析]选D。公式 是比值法定义的，电容器的电容仅与电容器本身有关系，与电容器所带电荷量无关，与电容器两端的电压无关，无论电容器的电压如何变化（小于击穿电压且不为零），它所带的电荷量 与电压 的比值恒定不变，故 正确， 、 、 错误。 3、典例分析 三、平行板电容器 第4节 电容器的电容 平行板电容的大小也是由电容器本身决定，与哪些因素有关？ 极板面积 极板距离 电介质 平行板电容器是最简单，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。 1、平行板电容器结构 猜想： 电量Q？ 电压U？ 极板正对面积？电介质？ 板间距离？ 2、实验验证 有机玻璃板 + + + + + + - - - - -- 改变d 改变S 改变 电介质  多媒体实验室 控制变量法 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。 3、实验分析 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 4、实验结论 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。 5、介电常数 公式 公式特点 定义式 决定式 意义 对某电容器 ,但 不变，反映电容器容纳电荷的本领 平行板电容器， , , ,反映了影响电容大小的因素 联系 电容器容纳电荷的本领由 来量度，由本身的结构（如平行板电容器的 、 、 等因素）来决定 与 的比较 6、两个电容公式比较 四、动态分析与常用电容器 第4节 电容器的电容 1.电容器始终与电源断开，Q保持不变。 ①由 判断电容C的变化。（C随、S、d的变化而变化。） ②由 判断U的变化。 ③由 判断E的变化。 1、动态分析Q保持不变 C减小 U=Q/C U增加 E不变 C减小 U=Q/C U增加 E增加 d增加 S减小 Q不变 2.电容器始终与电源连接，U保持不变。 ①由 判断电容C的变化。（C随 εr 、S、d的变化而变化。） ②由 判断Q的变化。 ③由 判断E的变化。 2、动态分析U保持不变 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 例4： 如图所示，一带电液滴悬浮在平行板电容器两极板 、 之间的 点，处于静止状态。现将极板 向下平移一小段距离，但仍在 点上方，其他条件不变。下列说法正确的是( ) A. 极板所带电荷量将增加，液滴将向上运动 B. 极板所带电荷量将增加，液滴将向下运动 C. 极板所带电荷量将减少，液滴将向上运动 D. 极板所带电荷量将减少，液滴将向下运动 3、典例分析 [解析]选A。因为电容器两极板和电源的两端相连，所以电容器两极板间的电压不变，当将极板 向下平移一小段距离，即极板间的间距减小，根据公式 可知，两极板间的电场强度增大，液滴受到的静电力增大，所以液滴将向上运动， 、 错误；根据公式 可知电容器的电容增大，根据公式 可知，极板所带电荷量将增加， 正确， 错误。 3、典例分析 例5 （多选）某实验小组用图示装置探究影响平行板电容器电容的因素。若两极板正对面积为 ，极板间的距离为 ，静电计指针偏角为 。实验中，假定极板所带电荷量不变，下列判断中正确的是( ) A. 保持 不变，增大 ，则 变小， 变大 B. 保持 不变，增大 ，则 变大， 变小 C. 板间插入有机玻璃板，则 变小， 变大 D. 板间插入有机玻璃板，则 变大， 变小 3、典例分析 [解析]选AD。根据公式 、 可得，保持 不变，增大 ，则 变小， 不变，则 变大， 变大， 正确， 错误；同理可知，当板间插入有机玻璃板后， 变大， 变大， 变小， 变小， 错误， 正确。 3、典例分析 常见的电容器 4、常见电容器 5、电容器的分类 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。有“+”、“-”极之分，不能接反，不能接交流电。 ＋ 符号： 3.两极由两组铝片组成，固定的一组铝片叫做定片；可以转动的一组铝片叫做动片。转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容相应变化。 五、课堂总结 第4节 电容器的电容 电容器的电容 电容器 平行板电容器 构造、功能 电容的充放电 电容的定义式 电容器的决定式 电容的动态分析 常见电容器 五、课堂总结 六、练习与应用 第4节 电容器的电容 六、练习与应用 1. 某平行板电容器标有“ ， ”，这表示( ) A. 该电容器的击穿电压是 B. 要使两板间电压降低 ，它所带的电荷量必减少 C. 电容器只有在带电时电容量才为 D. 如在板间插入电介质，电容将减小 六、练习与应用 [解析]选 。铭牌上标的是额定电压和电容，所以 是所加电压的最大值，并非击穿电压， 错误；根据 ，两板间电压降低 ，它所带的电荷量必减少 ， 正确；不管电容器是否带电，其电容均为 ， 错误；根据 ，插入电介质，电容将增大， 错误。 六、练习与应用 2. 如图所示，把直流电源、定值电阻 、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成实验电路，观察电容器的充放电现象。下列说法正确的是( ) A. 电容器充电过程中，电路中的电流一直增大 B. 电容器充电过程中，电容器的电容逐渐增大 C. 电容器放电过程中，流过电阻 的电流方向为 到 D. 电容器放电过程中，电压表示数减小 六、练习与应用 [解析]选 。电容器充电过程中，由于电容器两端的电压越来越高，电源与电容器间的电势差越来越小，所以电路中的电流是逐渐减小的，故 错误；电容器的电容只与电容器本身的结构有关，所以电容器充电过程中电容保持不变，故 错误；电容器充电完毕后，由于电容器上极板带正电，下极板带负电，所以电容器放电过程中，流过电阻 的电流方向为 到 ，故 错误；由题图知，电压表测量的是电容器两端的电压，电容器放电过程中，电容器极板上的电荷量 逐渐减少，根据 可知，电压表示数减小，故 正确。 3. 如图所示的电路中， 、 是两金属板构成的平行板电容器，将开关 闭合，等电路稳定后再将 板向下平移一小段距离，并且保持两板间的某点 与 板的距离不变，则下列说法正确的是( ) A. 电容器内部电场强度大小变大 B. 电容器内部电场强度大小不变 C. 电容器的电容变小 D. 点电势降低 六、练习与应用 六、练习与应用 [解析]选 。将开关 闭合，两极板间的电势差不变，由 可知，将 板向下平移一小段距离，即 增大，则电容器内部电场强度大小变小，故 、 错误；将 板向下平移一小段距离，由 可知，电容器的电容变小，故 正确；板间电场强度减小，则 ，因 不变，则 点与 点的电势差减小，即 点电势升高，故 错误。 感谢观看 Thank you for listening Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $