9.6 电容 电容器（教学课件）物理沪科版必修第三册

高中物理必修第三册•沪科版 第九章 静电场 第六节 电容 电容器 目录 contents 01 电容器 02 03 04 05 电容 平行板电容器 电容器动态问题 常见电容器 06 课堂练习 新能源汽车中的超级电容车是典型代表。上海公交11路（图9-45）是世界首条使用超级电容车实现快速充电商业化的公交线路。 新课导入 能储存电荷和电能的装置叫做电容器。 新课导入 常见的电容器 新课导入 思考：电容器的工作原理是啥？它是如何“装入”和“倒出”电荷的呢？ 认识电容器 01 问题：什么是电容器？ · 如图9-46，莱顿瓶可看作电容器的原型：玻璃瓶内外包覆导电金属箔作极板，瓶口插一根与外侧金属箔绝缘的金属棒。 · 金属棒上端接一个金属球，下端用金属链与内侧金属箔连接——莱顿瓶具有储存电荷的功能。 · 随着科技的发展，不断有新的用来储存电荷的装置被创造出来：能储存电荷和电能的装置叫做电容器（capacitor）。 · 电容器在电子或电力设备里有着广泛的应用。 图9-46 莱顿瓶 知识点1：电容器 1.电容器的概念：两个彼此绝缘相互靠近的导体，中间夹上一层绝缘物质——电介质，就构成了电容器。 3.作用：储存电荷 金属极板 绝缘物质(电介质) 3.电路图符号： 电容器的构成 01 2.电介质：电介质是良好的绝缘材料，包括气体、液体和固体等不同形态。 思考：如何往电容器内“装”电荷呢？ U + + + + + + -Q +Q - - - - - - - Q↑、U ↑、E ↑ 稳定后不变 G （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。 电能 电场能 充电完成后： 1. 电容器的充电过程：如图9-50，将单刀双掷开关S置于接线柱1，电源两极与电容器两极板相连，两极板带上等量异号电荷，此过程叫充电。 给电容器充电 02 S 1 2 思考：电容器为何能容纳电荷？ 提示：每个极板所带电荷量的绝对值叫做电容器所带的电荷量。 1. 电容器的放电过程：将开关S置于接线柱2，电容器通过电路失去电荷的过程叫放电。 电容器放电 03 + + + + + + Q +Q U G ↓Q↓、U ↓、E ↓ 稳定后均为零 其他 电场能 （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。 放电完成后： S 1 2 视频讲解电容器的充放电过程 03 【视频讲解：电容器的充放电过程】 额定电压和击穿电压 03 (1)额定电压：电容器能够长时间正常工作时的电压。 (2)击穿电压：电介质被击穿时加在电容器两极板上的临界电压值，若实际电压超过击穿电压，则电容器就会损坏，两个彼此绝缘的导体变成了一个导体。 知识点2：电容 在电容器充电的实验中，我们看到，电容器两极板之间的电势差增大时，电流表的示数不为0，这表明电容器所带的电荷量也在增加。那么，电容器所带的电荷量跟两极板间的电势差是否存在某种定量关系？ 情景导入 01 【提出问题】 情景导入 01 实验原理与方案：如图9-50，将单刀双掷开关S置于接线柱1，就构成电容器的充电电路；充电结束后，将开关S置于接线柱2，就构成放电电路。 方法一：如图9-51，通过灯泡的亮度变化观察电容器的充电和放电过程。 方法二：如图9-52，用电压传感器和电流传感器分别代替电压表与电流表，采集充、放电时电压U和电流I随时间t变化的图像（图9-53、图9-54），了解充放电过程。 【进行实验】 实验原理图 【视频欣赏：电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系】 以上实验表明，电容器的电荷量变为原来的一半时，其两极板间的电势差也变为原来的一半。 情景导入 01 【进行结论】 大量的实验表明，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。 电容的探究 01 问题：如何描述电容器存储电荷本领的强弱？ · 将电容器A、电压传感器、电流传感器和电压可变的直流电源按图9-52组成电路；调节电源电压，分别记录两极板间的电势差U和充完电时电容器所带的电荷量Q。 · 以Q为纵轴、U为横轴绘制电容器A的Q-U图像（图9-55）：每个极板所带的电荷量Q与两极板间的电势差U成正比。 · 换用另一个不同的电容器B重复实验（图9-56）：Q仍与U成正比，但比例系数不同。 · 结论：每个极板所带电荷量Q与两极板间电势差U之比Q/U，描述了电容器存储电荷的本领。 图9-55/9-56 电容器的Q-U图像（示意） 4. 物理意义：描述电容器存储电荷的本领。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：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（capacitance）。用C表示; 2.定义式： 3.单位：法拉（F） 1F=1C/ V 1F=106μF=109nF=1012pF 电容C与电荷量Q成正比与电压U成反比吗？ 电容在数值上等于两极板间电势差为1V时极板上所带的电荷量。 电容 02 电容的理解 03 典例分析 04 知识点3：平行板电容器 平行板电容 01 1. 结构 由两个相互平行且彼此绝缘的金属板构成的电容器，叫做平行板电容器。 金属极板 有机玻璃板 + + + + + + - - - - -- 改变d 改变S 改变 电介质  多媒体实验室 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。 探究平行板电容器的电容 02 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 探究平行板电容器的电容 02 探究平行板电容器的电容 02 【视频欣赏：研究影响平行板电容器电容大小的因素】 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？ 常见的物质的介电常数 03 知识点4：电容器动态问题 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 电容器始终与电源连接，U保持不变。 电容器的电压不变 01 C减小 U=Q/C U增加 E不变 C减小 U=Q/C U增加 E增加 电容器始终与电源断开，Q保持不变。 d增加 S减小 Q不变 电容器的电荷量不变 02 典例分析 03 D 典例分析 03 D 知识点5：常见电容器 （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。 （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： 固定电容器 01 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。 可变电容器按其使用的介质材料可分为空气介质可变电容器和固体介质可变电容器。 可变电容器 02 超级电容器一般使用活性炭电极材料，储存电荷量大，电容可达几百至上千法。它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。 超级电容器 03 大家谈与示例 01 【大家谈】规定电容这个物理量时采用了什么方法？ · 在本章的学习过程中，哪些物理量的定义也采用了这一方法？ · ——比值定义法：如电场强度 E＝F/q、电势 φ＝Ep/q、电势差 U＝W/q 等。 【示例】一个平行板电容器的电容是0.05 μF，两极板间的电势差为3 V，求电容器所带的电荷量。 分析：可由电容的定义式求得电荷量。 解：已知平行板电容器的电容 C＝0.05 μF＝5×10−8 F，电容器两极板的电势差 U＝3 V。 则由电容的定义式 C＝Q/U，得电容器所带的电荷量 Q＝CU＝5×10−8×3 C＝1.5×10−7 C。 电容器的应用 04 电容器的应用有很多，如电容器用于存储电量以便快速释放，闪光灯用到的就是这一功能，大型激光器使用此技术以获得非常明亮的瞬时闪光效果；电容器还可以消除脉动，使电压变得平稳；电容器可以阻隔直流电；对电路进行调谐，比如手机、收音机、电视机等。 课堂小结 课堂练习 课堂练习 1．（多选）两极板间带玻璃板的电容器、电阻R、电源E及开关K组成如图所示电路。静电计的金属小球用导线接入图示电路，静电计的金属外壳接地。先闭合开关给电容器充电，充电稳定后断开开关，再将玻璃板从电容器中抽出。与断开开关后玻璃板抽出前相比较，下列说法不正确的是（　　） A．电容器的电容减小 B．M点的电势增大 C．电容器两板间的电场强度减小 D．静电计指针张角增大 C 课堂练习 BC 课堂练习 3．按图连接电路。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，这个过程可在短时间内完成。然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，电流传感器将电流信息传入计算机。电容器在放电过程中，下列说法正确的是（   ） A．电容器的电容不断减小 B．电容器所带的电荷量不断增大 C．电容器两极板间的电压保持不变 D．电容器两极板间的电场强度不断减小 D 课堂练习 4．如图所示，平行板电容器与直流电源连接，上极板接地，闭合开关S后再断开S，一带电油滴位于电容器中的P点且处于静止状态。现将下极板竖直向下缓慢地移动一小段距离，则（　　） A．该油滴将向上运动 B．有从a向b的电流通过灵敏电流计 C．电容器两极板间的电压减小 D．油滴在P点的电势能不变 D 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后“练习与应用”作业 自主安排 配套同步分层作业 2026 Thank you for watching! 谢谢观看 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $