（新教材）2022版高中物理人教版必修第三册课件：10.4 容器的电容 .ppt

1、4.4. 电容器的电容电容器的电容 水可以用容器储存起来，电荷也可以水可以用容器储存起来，电荷也可以 用一个“容器”储存起来。图中的元件就用一个“容器”储存起来。图中的元件就 是这样的“容器”是这样的“容器” 电容器。那么，它电容器。那么，它 内部的构造是怎样的？它是怎样“装进”内部的构造是怎样的？它是怎样“装进” 和“倒出”电荷的呢？和“倒出”电荷的呢？ 观察常见电容器，了解电容器的电容，观察电容器的充、放电现象。观察常见电容器，了解电容器的电容，观察电容器的充、放电现象。 能举例说明电容器的应用。能举例说明电容器的应用。 1 1. .知道电容器的概念、构造，了解常用的电容器。（物理观念）知

2、道电容器的概念、构造，了解常用的电容器。（物理观念） 2 2. .理解电容器的电容概念及其定义式。理解电容器的电容概念及其定义式。 （物理观念）（物理观念） 3 3. .知道平行板电容器的电容与哪些因素有关。（科学探究）知道平行板电容器的电容与哪些因素有关。（科学探究） 4 4. .会对平行板电容器动态问题进行分析。（科学思维）会对平行板电容器动态问题进行分析。（科学思维） 体会课堂探究的乐趣，体会课堂探究的乐趣， 汲取新知识的营养，汲取新知识的营养， 让我们一起让我们一起 吧！吧！ 进进 走走 课课 堂堂 【探究一：电容器构造及工作过程探究一：电容器构造及工作过程】 电容器从外形上来看有很多

3、种，有方的电容器从外形上来看有很多种，有方的, ,扁的，圆柱形的扁的，圆柱形的 观观 察察 电电 容容 器器 的的 结结 构构 【探究二：电容器构造及工作过程探究二：电容器构造及工作过程】 一、电容器一、电容器 . .构造：构造： 任何两个彼此任何两个彼此绝缘绝缘又相距又相距很近很近的的导体导体组成一个组成一个电容器电容器。 平行板电容器平行板电容器 电容器的极板电容器的极板 电容器的极板电容器的极板 电介质电介质 2.2.电容器的充放电过程电容器的充放电过程 （1 1）电容器的充电：）电容器的充电： Q Q 将电容器两个极板将电容器两个极板带上等量异种电荷带上等量异种电荷的过程，叫电容器的的

4、过程，叫电容器的充电充电。 正正极板极板 负负极板极板 有短暂的有短暂的电流电流 两极间有两极间有电压电压 两板分别带两板分别带等量异等量异 种种电荷，每个极板电荷，每个极板 带电量的带电量的绝对值绝对值叫叫 电容器的电容器的带电量带电量 E 从能量转移角度：电源的电能转移成电容器的电场能从能量转移角度：电源的电能转移成电容器的电场能 （2 2）电容器的放电：）电容器的放电： Q Q 用导线将充电后的电容器两极接通，两极失去用导线将充电后的电容器两极接通，两极失去 电荷的过程，叫电容器的电荷的过程，叫电容器的放电放电。 在在放电放电过程中导线上有过程中导线上有 短暂的电流短暂的电流产生产生 U

5、=0 从能量转移角度：电容器的电场能转化成其他形式的能量从能量转移角度：电容器的电场能转化成其他形式的能量 【探究三：电容器储存电荷本领大小的物理量探究三：电容器储存电荷本领大小的物理量】 探究问题：探究问题： 电容器所带的电荷量电容器所带的电荷量Q Q与板间电压与板间电压U U有何定量关系？有何定量关系？ 猜想：猜想： QU ?QU ? 测量：测量： U U：电压表：电压表 Q Q：电流传感器：电流传感器 实验设计：实验设计： 0 2 4 6 8 10 12 051015 系列1 0 2 4 6 8 10 12 051015 系列1 数据处理：数据处理： 比值比值 电荷量电荷量电压电压 比值

6、比值 电荷量电荷量电压电压 比值比值 电荷量电荷量电压电压 比值比值 电荷量电荷量电压电压 Q-U图像图像 思考：斜率的物理意义？思考：斜率的物理意义？ C= Q U 电容电容 描述电容器储存电描述电容器储存电 荷的本领荷的本领 O Q/C U/V 2 4 6 8 10 6.6 3.3 C C与与Q Q成正比成正比,C,C 与与U U成反比吗成反比吗? ? 引入新概念：电容引入新概念：电容 利用比值定义法利用比值定义法 【探究结论探究结论】 二、电容二、电容 1.1.定义定义: :电容器所带电量电容器所带电量Q Q与电容器两极板间的电与电容器两极板间的电 势差势差U U的比值，叫电容器的电容。

7、符号：的比值，叫电容器的电容。符号：C C 2.2.定义式：定义式： Q Q指指每一个每一个极板带电量的绝对值。极板带电量的绝对值。 U U表示电容器两板的电势差表示电容器两板的电势差电压。电压。 【特别提醒特别提醒】电容与电容与Q Q、U U无关，由电容器本身决定。无关，由电容器本身决定。 3.3.单位单位 国际单位：法拉国际单位：法拉, ,简称法简称法, ,符号是符号是F F，1F=1C/V1F=1C/V 常用单位：微法常用单位：微法( (F);F);皮法皮法(pF)(pF) 4.4.物理意义物理意义 电容是一个反映电容器容纳电荷本领大小的物理量。电容是一个反映电容器容纳电荷本领大小的物理

8、量。 例例1.1.某一电容器，当带电量为某一电容器，当带电量为4 41010- -6 6C C时，两极板间的电势差为时，两极板间的电势差为20V20V，求，求 （1 1）电容器的电容。）电容器的电容。 （2 2）当所带电量减半时，电容器的电容为多少。）当所带电量减半时，电容器的电容为多少。 （3 3）如果电容器不带电呢？）如果电容器不带电呢？ 解析：解析：（1 1）根据）根据 得：得：C=C=2 21010- -7 7F F。 （2 2）电容器的电容与两极板带电量的多少无关。）电容器的电容与两极板带电量的多少无关。 C=C=2 21010- -7 7F F。 （3 3）电容器的电容与两极板是否

9、带电无关。）电容器的电容与两极板是否带电无关。 C=C=2 21010- -7 7F F。 Q C U 【探究四：影响平行板电容器电容的因素探究四：影响平行板电容器电容的因素】 【动画演示动画演示】保持保持Q不变，改变不变，改变d 【动画演示动画演示】保持保持Q不变，改变不变，改变S 【动画演示动画演示】保持保持Q不变，改变电介质不变，改变电介质 实验结论：实验结论： 充电后保持不变充电后保持不变 保持保持d d和和不变，减小两板的正对面积，则不变，减小两板的正对面积，则 保持和保持和不变，减小两板的间距不变，减小两板的间距d d ，则，则 保持保持d d和不变，在板间插入电介质，使和不变，在

10、板间插入电介质，使， 则则 平行板电容器的电容公式：平行板电容器的电容公式： 两极板间距离两极板间距离 两极板正对面积两极板正对面积 静电力常量静电力常量 SC d 1 C r C 介电常数介电常数 真空真空 =1=1 r kd4 S C r 几种常用电介质的相对介电常数几种常用电介质的相对介电常数 电介质电介质 空气空气 煤油煤油 石蜡石蜡 陶瓷陶瓷 玻璃玻璃 云母云母 水水 r 1.00051.0005 2 2 6 6 6 68 8 4 41111 2.02.02.12.1 8181 空气的相对介电常数与空气的相对介电常数与1 1十分接近，研究中，空气对电容的十分接近，研究中，空气对电容的

11、 影响一般可以忽略。影响一般可以忽略。 例例2.2.如图所示如图所示, ,平行板电容器带有等量异种电荷平行板电容器带有等量异种电荷, ,与静电计相连与静电计相连, ,静电计金静电计金 属外壳和电容器下极板都接地属外壳和电容器下极板都接地, ,在两极板间有一固定在在两极板间有一固定在P P点的点电荷。以点的点电荷。以E E 表示两板间的电场强度表示两板间的电场强度,E,Ep p表示点电荷在表示点电荷在P P点的电势能点的电势能, ,表示静电计指针表示静电计指针 的偏角。若保持下极板不动的偏角。若保持下极板不动, ,将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位 置置

12、, ,则则( ( ) ) A.A.增大增大,E,E增大增大 B.B.增大增大,E,Ep p不变不变 C.C.减小减小,E,Ep p增大增大 D.D.减小减小,E,E不变不变 D D 1.1.固定电容器：固定电容器： 三、常用电容器三、常用电容器 （1 1）聚苯乙烯电容器：）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。以聚苯乙烯薄膜为电介质，两层铝箔为极板。 符号：符号： （2 2）电解电容器：）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。为电介质，用浸过电解液的纸做另一个极板。 符号：

13、符号： 电容较大电容较大 2.2.可变电容器：可变电容器： 两极由两极由两组铝片两组铝片组成，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 片叫作动片片叫作动片; ;空气空气为电介质。为电介质。 转动动片，使两组铝片的转动动片，使两组铝片的正对面积正对面积发生变化，电容相应发生变化，电容相应变化变化。 符号：符号： 3.3.击穿电压和额定电压：击穿电压和额定电压： 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 介质将被介质将被击穿击穿，这个电压称为，这个电压称为击穿电压击穿电压

14、。 电容器电容器正常工作正常工作时两极板上的时两极板上的最大电压最大电压，称为，称为额定电压额定电压。 额定电压比击穿电压额定电压比击穿电压低低 外壳上标的电压是外壳上标的电压是额定电压额定电压 电容器电容器 充电充电 放电放电 电容电容 平行板电容器电容平行板电容器电容 数学表达式数学表达式 （决定式）决定式） 4 rS C kd 平行电容器的动态分析平行电容器的动态分析 单位：法拉单位：法拉F F （定义式（定义式） Q C U 数学表达式数学表达式 1.1.关于电容，下列说法中正确的是关于电容，下列说法中正确的是 （ ） A A电容器的极板上带电量越大，这个电容器的电容就越大电容器的极板

15、上带电量越大，这个电容器的电容就越大 B B电容器的极板间电压越大，这个电容器的电容就越大电容器的极板间电压越大，这个电容器的电容就越大 C C如果电容器两极板上没有带电，它的电容为零如果电容器两极板上没有带电，它的电容为零 D D对某一个电容器来说，两板间的电势差随所带电量的增加而增加对某一个电容器来说，两板间的电势差随所带电量的增加而增加 D D 2.2.如图所示，将平行板电容器两极板分别接在电压是如图所示，将平行板电容器两极板分别接在电压是6V6V的电池组正负极，跟电池组的电池组正负极，跟电池组 负极相连的极板带电量为负极相连的极板带电量为- -9.09.01010- -8 8C C ，

16、则电容器的带电量为，则电容器的带电量为 C C，电，电 容器的电容为容器的电容为 pF.pF.若将此电容器两极板与电动势为若将此电容器两极板与电动势为12V12V的电池组的电池组 相连，则电容器的电容为相连，则电容器的电容为 pF.pF. Q Q 9.09.01010- -8 8 1.51.510104 4 1.51.510104 4 3.3.对于一给定的电容器，在如图所示中，描述电容对于一给定的电容器，在如图所示中，描述电容C C、带电量、带电量Q Q、电压、电压 U U之间的相互关系的图线中正确的是（之间的相互关系的图线中正确的是（ ） B B 【解题关键解题关键】电容大小是由电容器本身决

17、定的，与所带电电容大小是由电容器本身决定的，与所带电 荷量和电压的大小无关。荷量和电压的大小无关。 4.4.（20182018北京高考）研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示北京高考）研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示, , 下列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) ) A.A.实验前实验前, ,只用带电玻璃棒与电容器只用带电玻璃棒与电容器a a板接触板接触, ,能使电容器带电能使电容器带电 B.B.实验中实验中, ,只将电容器只将电容器b b板向上平移板向上平移, ,静电计指针的张角变小静电计指针的张角变小 C.C.实验中实验中, ,只在极板间插入有机玻璃板只在极板

18、间插入有机玻璃板, ,静电计指针的张角变大静电计指针的张角变大 D.D.实验中实验中, ,只增加极板带电量只增加极板带电量, ,静电计指针的张角变大静电计指针的张角变大, ,表明电容增大表明电容增大 A A 5. 5. 一平行板电容器两极板之间充满云母介质一平行板电容器两极板之间充满云母介质, ,接在恒压直流电源上接在恒压直流电源上, ,若将云母若将云母 介质移出介质移出, ,则电容器则电容器 ( ( ) ) A.A.极板上的电荷量变大极板上的电荷量变大, ,极板间电场强度变大极板间电场强度变大 B.B.极板上的电荷量变小极板上的电荷量变小, ,极板间电场强度变大极板间电场强度变大 C.C.极板上的电荷量变大极板上的电荷量变大, ,极板间电场强度不变极板间电场强度不变 D.D.极板上的电荷量变小极板上的电荷量变小, ,极板间电场强度不变极板间电场强度不变 【解题关键解题关键】 (1)(1)接在恒压直流电源上接在恒压直流电源上, ,则电压不变。则电压不变。 (2)(2)将云母介质移出意味着介电常数变小。将云母介质移出意味着介电常数变小。 (3)(3)依据电容的决定式和定义式分析动态变化。依据电容的决定式和定义式分析动态变化。 D D 用真情感动别人，用改变影响别人，用状态 燃烧别人，用实力征服别人，用行动带动别 人，用坚持赢得别人，任何环境中你都是个 优秀的人！