人教版高中物理选修电容器的电容教学课件.ppt

1、1.8 电容器的电容电容器的电容一、电容器一、电容器1、构造：任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，、构造：任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，都可以看作是一个电容器都可以看作是一个电容器 两极板两极板 电介质电介质2、作用：、作用：平行板电容器是最简单、最基本平行板电容器是最简单、最基本的电容器，由两块彼此绝缘、互相靠的电容器，由两块彼此绝缘、互相靠近的平行金属板组成。近的平行金属板组成。QQ充电：充电：使电容器两极板带使电容器两极板带上等量异种电荷上等量异种电荷（1）有短暂的充电电流。电流方向为从电源正极流出。）有短暂的充电电流。电流方向为从电源正极流出。（2）充电完毕，电容器两板带上等量异

2、种电荷，电荷）充电完毕，电容器两板带上等量异种电荷，电荷分布在两极板相对的内侧，板间形成匀强电场。分布在两极板相对的内侧，板间形成匀强电场。（3）充电完毕，电路中无电流，电容器板间电压等于）充电完毕，电路中无电流，电容器板间电压等于电源电压。此时切断与电源联系，电容器带电量不变。电源电压。此时切断与电源联系，电容器带电量不变。（4）充电过程中，电容器把从电源获得的电能转化成）充电过程中，电容器把从电源获得的电能转化成电场能，储存在电容器中。电场能，储存在电容器中。（5）电容器带电量：一个极板带电量的绝对值）电容器带电量：一个极板带电量的绝对值Q QQ放电：放电：使充电后的电容器使充电后的电容器

3、失去电荷失去电荷（1）有短暂的放电电流，电流从正极板流出。）有短暂的放电电流，电流从正极板流出。（2）放电结束，两板上电荷中和，板间电场消失。）放电结束，两板上电荷中和，板间电场消失。（3）放电完毕，电路中无电流。）放电完毕，电路中无电流。（4）放电过程中，电容器中的电场能转化为其他形）放电过程中，电容器中的电场能转化为其他形式能量。式能量。注意：注意：电容器电容器充电充电或或放电放电，这两个过程进行得都很，这两个过程进行得都很快，电流持续时间都非常短。快，电流持续时间都非常短。二、电容二、电容1、物理意义：表示电容器容纳电荷的本领、物理意义：表示电容器容纳电荷的本领2、定义：电荷量、定义：电

4、荷量Q跟两极电势差跟两极电势差U的比值的比值3、定义式：、定义式：UQUQC4、单位：法拉，简称法（、单位：法拉，简称法（F）1F=106F=1012pF hhBCA 电容是电容器本身属性，其数值由电容器的构电容是电容器本身属性，其数值由电容器的构造决定。造决定。与电容器带不带电、带多少电、电压如何无关。与电容器带不带电、带多少电、电压如何无关。6、电容器的额定电压、电容器的额定电压电容器上一般都标明电容和额定电压的数值。电容器上一般都标明电容和额定电压的数值。额定电压是指电容器长期工作时所能承受的电额定电压是指电容器长期工作时所能承受的电压，比击穿电压要低。压，比击穿电压要低。比值法定义比值

5、法定义人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容三、平行板电容器的电容三、平行板电容器的电容平行板电容器电容与什么因素有关？平行板电容器电容与什么因素有关？静电计是在验电器的基础上制成的，用它可静电计是在验电器的基础上制成的，用它可以测量带电的电容器两极板间的电势差。使用时，以测量带电的电容器两极板间的电势差。使用时，把它的金属球与一个极板连接，把它的金属外壳把它的金属球与一个极板连接，把它的金属外壳跟另一个极板连接（或同时接地），从指针的偏跟另一个极板连接（或同时接地），从指针的偏转角度就可

6、以测量出两板间的电势差。转角度就可以测量出两板间的电势差。人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容控制变量法：控制变量法：（1）保持）保持Q、d不变，改变正对面积不变，改变正对面积SSC（2）保持）保持Q、S不变，改变板间距不变，改变板间距ddC1（3）保持）保持Q、S、d不变，在板间充满电介质不变，在板间充满电介质rC实验结论：实验结论：平行板电容器的电容平行板电容器的电容 相对介电常数相对介电常数人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容人教版高中物理选修人

7、教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容kdSCr4k是静电力常量是静电力常量 k=9.0109Nm2/C21、公式、公式 从上表可以看出，空气的相对介电常数与从上表可以看出，空气的相对介电常数与1非非常接近，所以在一般情况下，空气对电容的影响可常接近，所以在一般情况下，空气对电容的影响可以忽略不计。以忽略不计。人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容例例1、如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板、如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板B与一灵敏的静电计相接，极板与一灵敏的静

8、电计相接，极板A接地。若极板接地。若极板A稍稍向上移动一点，平行板电容器电容向上移动一点，平行板电容器电容，平行板电容器极板上的电量平行板电容器极板上的电量，两极板间的电压两极板间的电压，观察到静电计指针偏角观察到静电计指针偏角。变大变大变大变大几乎不变几乎不变变小变小人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容例例2、有一个平行板电容器，当两板间加上、有一个平行板电容器，当两板间加上30V电压电压时，它的电量是时，它的电量是1.510-4C。则这个电容器的电容是。则这个电容器的电容是F，合，合

9、F。如果使它的电量增加一倍，此时电容为如果使它的电量增加一倍，此时电容为F。若使两板间距缩小成原来的一半，则电容为若使两板间距缩小成原来的一半，则电容为F。例例3、一平行板电容器与电源相连，如图所示，如果、一平行板电容器与电源相连，如图所示，如果在电容器两极板间插入一块介电常数为在电容器两极板间插入一块介电常数为的电介质薄的电介质薄板（小于板间距离）则板（小于板间距离）则A、电容器的电容变为原来电容的、电容器的电容变为原来电容的倍倍B、稳定后，电容器上所带电量增加、稳定后，电容器上所带电量增加C、插入介质的瞬间，导线上有从、插入介质的瞬间，导线上有从a到到b的电流的电流D、插入介质的瞬间，导线

10、上有从、插入介质的瞬间，导线上有从b到到a的电流的电流BC510-65510-610人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容2、平行板电容器的动态分析、平行板电容器的动态分析 SkQCdQdUE4（1）确定不变量）确定不变量 C与电源相连，板间与电源相连，板间U不变；不变；C与电源断开，电荷量与电源断开，电荷量Q不变；之后若仅改变板不变；之后若仅改变板间距间距d，则场强，则场强E也不变。也不变。人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容人教版高中物理选修人教版高

11、中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容例例1、一个平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，、一个平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，接通开关接通开关S，电源即给电容器充电，电源即给电容器充电A、保持、保持S接通，减小两极板间的距离，则两极板间电接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小场的电场强度减小B、保持、保持S接通，在两极板间插入一块介质，则极板上接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电量增大的电量增大C、断开、断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小差减小D、断开、断开S，在两极板间插入一块介质，则两极板间的，在

12、两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大电势差增大BC人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容例例2、一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接、一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两极板间有一正电荷（电量很小）固定在地，在两极板间有一正电荷（电量很小）固定在P点，点，如图，如图，E表示板间场强，表示板间场强，U表示板间电压，表示板间电压，Ep表示正表示正电荷在电荷在P点的电势能。若保持负极板不动，将正极板点的电势能。若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，则移到图中虚

13、线所示的位置，则E ，U ，Ep 。不变不变变小变小不变不变人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容3、暂态电流判断、暂态电流判断 电容器内电容器内Q增加，充电，电流从电源正极流向电增加，充电，电流从电源正极流向电容器正极板，从电容器负极板流向电源负极。容器正极板，从电容器负极板流向电源负极。电容器内电容器内Q减少，放电，电流从电容正极板流出。减少，放电，电流从电容正极板流出。例例1、电容器、电容器C，电阻器，电阻器R，和电源，和电源E连接成如图所示连接成如图所示的电路，当把绝缘板的电路，当

14、把绝缘板P从电容器极板间从电容器极板间a、b之间拔出之间拔出的过程中，电路里的过程中，电路里A、没有电流产生、没有电流产生B、有电流产生，、有电流产生，方向是从方向是从a极板经过电阻器极板经过电阻器R流向流向b极板极板C、有电流产生，、有电流产生，方向是从方向是从b极板经过电阻器极板经过电阻器R流向流向a极板极板D、有电流产生，电流方向无法判断、有电流产生，电流方向无法判断B人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容例例2、如图所示，将平行板电容器两极板分别与电池、如图所示，将平行板电容器两极

15、板分别与电池正负极相连，两板间一带电液滴恰好处于静止状态，正负极相连，两板间一带电液滴恰好处于静止状态，现贴着下极板插入一定厚度的金属板，则在插入过现贴着下极板插入一定厚度的金属板，则在插入过程中程中A 电容器的带电量不变电容器的带电量不变B 电路将有顺时针方向的短暂电流电路将有顺时针方向的短暂电流C 带电液滴仍将静止带电液滴仍将静止D 带电液滴将向上做加速运动带电液滴将向上做加速运动D注意：注意：插入电介质插入电介质介电常数介电常数增大，电容增大，电容C增大增大插入金属板插入金属板相当于两极板间距相当于两极板间距d减小，电容减小，电容C增大增大 人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31

16、 电容器的电容电容器的电容人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容4、带电粒子在平行板电容器内运动和平衡问题、带电粒子在平行板电容器内运动和平衡问题 例、如图所示，水平放置的两平行金属板例、如图所示，水平放置的两平行金属板A、B相距相距d，电容电容C，开始两板均不带电，开始两板均不带电，A板接地且中央有孔。板接地且中央有孔。现将带电量为现将带电量为+q，质量为，质量为m的带电液滴一滴一滴地从的带电液滴一滴一滴地从小孔正上方小孔正上方h处无初速地滴下，落向处无初速地滴下，落向B板的电荷全部板的电荷全部传给传给B板，问：板，问：（1）第几滴液滴在）第几滴液滴在A、B

17、间做匀速直线运动？间做匀速直线运动？（2）能够到达）能够到达B板的液滴不会超过多少滴？板的液滴不会超过多少滴？（1）12qmgCd（2）1)(2qdhmgCx人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容四、常用电容器四、常用电容器固定电容器：聚苯乙烯电容器和电解电容器固定电容器：聚苯乙烯电容器和电解电容器 （电解电容器在接入电路时，应注意其极性）（电解电容器在接入电路时，应注意其极性）可变电容器可变电容器 人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容人教版高中物理选修

18、人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容五、电容式传感器五、电容式传感器人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容*六、孤立导体电容六、孤立导体电容 可以理解为孤立导体与无穷远处的另一个无限大可以理解为孤立导体与无穷远处的另一个无限大极板间的电容，两者的电势差就是孤立导体的电势。极板间的电容，两者的电势差就是孤立导体的电势。孤立导体球的电容孤立导体球的电容 人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容

19、器的电容电容器的电容*七、电容器的连接七、电容器的连接1、电容器的串联、电容器的串联（1）各电容器所带电量相等。）各电容器所带电量相等。Q1=Q2=Qn=Q（2）各电容器电压之和等于电容器组的总电压。）各电容器电压之和等于电容器组的总电压。U1+U2+Un=U（4）串联电容器间的电压分配与各电容器的电容）串联电容器间的电压分配与各电容器的电容成反比。成反比。C1U1=C2U2=CnUn=CU人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容2、电容器的并联、电容器的并联（1）各电容器的电压相等。）各电

20、容器的电压相等。U1=U2=Un=U（2）各电容器所带电量之和等于）各电容器所带电量之和等于 电容器组所带的的总电量。电容器组所带的的总电量。Q1+Q2+Qn=Q（3）并联电容组的总电容）并联电容组的总电容C等于各个电容器的电容等于各个电容器的电容之和。之和。C1+C2+Cn=C 人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容 三块平行金属板构成两个电容器，（三块平行金属板构成两个电容器，（a）、（）、（b）两图中哪种接法是串联？哪种接法是并联？两图中哪种接法是串联？哪种接法是并联？人教版高中物理

21、选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容例、电容器甲的电容为例、电容器甲的电容为0.2F，带电量，带电量4106C，电，电容器乙的电容为容器乙的电容为0.3F，带电量，带电量3106C。用导线把。用导线把两个电容器的正极连接在一起，负极板也连接在一两个电容器的正极连接在一起，负极板也连接在一起，连接后各电容器带电量多少？起，连接后各电容器带电量多少？总电量总电量 Q=7106C并联电容并联电容 C=C甲甲+C乙乙=0.5 F Q甲甲=C甲甲U=2.8106CQ乙乙=C乙乙U=4.2106C人教版高中物理选

22、修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容*八、电容器中储存的能量八、电容器中储存的能量 给电容器充电，可以看做是电源给电容器充电，可以看做是电源把电子从一个极板移到另一个极板。把电子从一个极板移到另一个极板。开始电容器不带电，板间电压开始电容器不带电，板间电压为为0；之后随着极板上电量；之后随着极板上电量q增大，增大，板间电压板间电压u也增大，把负电荷从电容也增大，把负电荷从电容器的正极板移到负极板，要反抗电器的正极板移到负极板，要反抗电场力做功场力做功uq。当板间电压当板间电压u跟电源电压跟电源电压U相等

23、相等时，充电结束。时，充电结束。人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容 串联电容器间的能量分配与串联电容器间的能量分配与各电容器的电容成反比。各电容器的电容成反比。C1W1=C2W2=CnWn=CW 人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容 在充电过程中，电容器仅得到电源提供能量的一在充电过程中，电容器仅得到电源提供能量的一半；另一半在充电过程中消耗在电路的电阻上转化成半；另一半在充电过程中消耗在电路的电阻上转化成内能，和以电磁波形式发射出去。内能，和以电磁波形式发射出去。人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容人教版高中物理选修人教版高中物理选修31 31 电容器的电容电容器的电容