1、新教材 新高考新人教版新人教版 必修三必修三第十章第十章 静电场中的能量静电场中的能量第4节 电容器的电容 新教材 新高考 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？问题导入：问题导入：新教材 新高考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。技术中有很重要的应用。新教材 新高考一一.电容器电容器:电容器从外形上来看有很多种，有方的电容器从外形上来看有很多种，有方的,扁的，圆柱型的扁的，圆柱型的新
2、教材 新高考平行板电容器电介质电容器的极板电容器的极板 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质电介质（空气也是一种电介质），就构成了一个最简单的电介质（空气也是一种电介质），就构成了一个最简单的电容器，叫做电容器，叫做平行板电容器平行板电容器。任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都可以构成电容器。新教材 新高考观察电容器的充.放电现象新教材 新高考2、电容器的充电和放电过程、电容器的充电和放电过程 （1）充电充电：使电容器的两个极板分别带上等量：使电容器的两个极板分别带上等量的异种电荷，这个过程叫的异种电荷，这个过程叫充电充电。
3、UG+-Q+Q-电容器的带电量电容器的带电量Q：每个极板上所带电量的绝对值。每个极板上所带电量的绝对值。电场能电场能电能电能Q,U,E 稳定后不变稳定后不变新教材 新高考2、电容器的充电和放电过程、电容器的充电和放电过程 （2）放电放电：已经充电的电容器两极板上：已经充电的电容器两极板上的电荷的中和过程，叫放电。的电荷的中和过程，叫放电。+Q+QUG电场能电场能电能电能Q,U,E 稳定后不变稳定后不变新教材 新高考2、电容器的充电和放电过程、电容器的充电和放电过程 （1）充电：充电：带电量带电量 Q 增加，板间电压增加，板间电压U 增加，板间场强增加，板间场强 E 增加，增加，电能电能电场能电
4、场能（2）放电：放电：带电量带电量 Q 减少，板间电压减少，板间电压U 减小，板间场强减小，板间场强 E 减小，减小，电场能电场能电能电能【注意注意】当电容器带电量发生改变时，电路中有电流；当电容器带电量发生改变时，电路中有电流；稳定后电路中无电流稳定后电路中无电流，因为两极板绝缘，电流通不过。，因为两极板绝缘，电流通不过。3.电容器能起什么作用呢？电容器能起什么作用呢？用来用来容纳容纳(存储存储)电荷电荷的装置的装置.新教材 新高考实验设计：实验设计：用传感器观察电容器的放电过程微元法微元法:Q=I t 新教材 新高考容纳储存水容纳储存水容纳储存电荷容纳储存电荷电荷量电荷量 Q Q水量水量
5、V V电容器电容器水容器水容器 电容器用来储存电荷的，电容器用来储存电荷的，怎样描述其储存电荷的本领呢怎样描述其储存电荷的本领呢电势差电势差 U U水位差水位差 h h新教材 新高考hhABC水位每升高水位每升高 h，比较，比较 A、B、C 的储水量的储水量,哪个储水本领大哪个储水本领大如何反映其储水本领？如何反映其储水本领？ShV新教材 新高考容纳储存水容纳储存水容纳储存电荷容纳储存电荷电荷量电荷量 Q水量水量 V电势差电势差 U水位差水位差 h横截面横截面 S电容器电容器水容器水容器电容电容C 电容器用来储存电荷的，电容器用来储存电荷的，怎样描述其储存电荷的本领呢怎样描述其储存电荷的本领呢
6、ShVCUQ新教材 新高考二二.电容电容:1.定义：定义：电容器所带电量电容器所带电量 Q 与电容器两极板间电势差与电容器两极板间电势差U 的比值，的比值，叫电容器的电容。（叫电容器的电容。（符号符号：C）定义式：2.在数值上等于使电容器两极板间的电势差增加在数值上等于使电容器两极板间的电势差增加1V所需要增加的所需要增加的电荷量。电荷量。3.电容器的电容由本身结构决定，与电容器的电容由本身结构决定，与Q、U 无关无关.4.单位：单位：法拉（法拉（F）1F=1C/V 1F=106F=1012pF5.物理意义：物理意义：描述电容器容纳电荷的本领。电容越大，表明在相描述电容器容纳电荷的本领。电容越
7、大，表明在相同电势差情况下，电容器所带的电荷越多同电势差情况下，电容器所带的电荷越多.UQC UQUQC新教材 新高考6.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，电介质将被这个限度，电介质将被击穿击穿，这个电压称为，这个电压称为击穿电压击穿电压。电容器电容器正常工作正常工作时两极板上的最大电压，称为时两极板上的最大电压，称为额定电额定电压压。额定电压比击额定电压比击穿电压穿电压低低外壳上标的电压外壳上标的电压是是额定电压额定电压新教材 新高考例1.某一电容器标注的是：“300V,5F”，则
8、下述说法正确的是A.该电容器可在300V以下电压正常工作B.该电容器只能在300V电压时正常工作C.电压是200V时，电容仍是5FD.电压超过300V，该电容器可能会被击穿【ACD】新教材 新高考例2.平行板电容器充电后与电源断开,电容器所带电荷量为Q=410-8 C,两板电压为U=2V.1.该电容器电容为多少？2.因放电,两板电压变为U=1V,该电容为多少?3.若再将两板距离变为原来的2倍,其电压为多少？1.210-8F 2.210-8F 3.2V新教材 新高考UQC（C不由不由Q、U决定决定）Q=CU CQU（Q由由C、U决定）决定）（U由由Q、C决定决定）电容器的电容与是否带电或与带电量
9、的多少无关电容器的电容与是否带电或与带电量的多少无关问题：电容器的电容取决于什么因素？新教材 新高考三平行板电容器的电三平行板电容器的电容容新教材 新高考平行板电容器组平行板电容器组成结构成结构实验原理：实验原理：UQC 静电计在实验中的作用：反映两极板之间的电压，电压越大，静电计的指针偏转的角度就越大。实验设计及过程：实验设计及过程：新教材 新高考实验结论实验公式Q、S保持不变时，d越大，C越小Q、d 保持不变时，S越大，C越大Q、d、S保持不变时，插入介质，C越大KdSC4新教材 新高考SC dC1两板间距离两板间距离kdSCr4两板正对面积两板正对面积介电常数介电常数真空真空r=1静电力
10、常量静电力常量rC 电容器的电容是电容器本身的结构决定，与是否带电或与带电量的多少无关.决定电容大小的因素：新教材 新高考公式内容公式内容公式特点公式特点定义式定义式(不成比例）不成比例）决定式决定式（成比例成比例）意义意义反映容纳电荷的本领反映容纳电荷的本领反映了影响电容大小的反映了影响电容大小的因素因素联系联系电容器容纳电荷的本领由电容器容纳电荷的本领由Q/U来量度，由来量度，由本身的结构本身的结构(如平行板电容器的如平行板电容器的r、S、d等等因素因素)来决定来决定UQC dKSCr4新教材 新高考保持电容器的两极板与电源相连十十 十十 十十 十十 十十 十十 十十 十十 一一 一一 一
11、一 一一 一一 一一 一一 一一kdSCr4Q=CUdUE减小新教材 新高考充电后，切断与电源的连接 十十 十十 十十 十十 十十 十十 十十 十十 一一 一一 一一 一一 一一 一一 一一 一一结论：平行板电容器的电场强度只与板板所带的电荷量、相对结论：平行板电容器的电场强度只与板板所带的电荷量、相对 介电常数及极板正对面积有关，与两极板的距离无关。介电常数及极板正对面积有关，与两极板的距离无关。kdscr4skQkdsdQErr44新教材 新高考 例3.平行板电容器充电平衡后仍与电源相连，两极板间的电压是U，充电荷量为Q，两极板间场强为E，电容为C，现将两极板间距离减小，则（）A.Q变大
12、B.C变大 C.E不变 D.U变小AB新教材 新高考 例4.平行板电容器充电平衡后与电源断开，两极板间的电压是U，充电荷量为Q，两极板间场强为E，电容为C，现将两极板间距离减小，则（）A.Q变大 B.C变大 C.E不变 D.U变小BCDE E与与d d无关无关，即即E E不变不变。新教材 新高考 例5.如图所示，平行板电容器A、B间有一带电油滴P正好静止在极板正中间，现将两极板间稍错开一些，其它条件不变。则（）A油滴将向上加速，电流计中电流由b流向aB油滴将向下加速，电流计中电流由a流向bC油滴将静止不动，电流计中电流由b流向aD极板带电量减少，两板间电势差和场强不变D新教材 新高考 例6.如
13、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,静电计金属外静电计金属外壳和电容器下极板都接地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点的点电荷。以点的点电荷。以E表示两表示两板间的电场强度板间的电场强度,Ep表示点电荷在表示点电荷在P点的电势能点的电势能,表示静电计指针的偏角。若表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置,则则()A.增大增大,E增大增大B.增大增大,Ep不变不变C.减小减小,Ep增大增大 D.减小减小,E不变不变 D新教材 新高考四.常见的电容器电容器固定电容器可变电容器聚苯乙烯电容器陶瓷电容器电解电容器纸质电容器+-新教材 新高考电电容容器器的的电电容容定义式：定义式：C=Q/UC=Q/U定义定义单位：法拉（单位：法拉（F F）1F=1C/V1F=1C/V物理意义：反映电容器容纳电荷的本领平行板电容器平行板电容器公式：公式：决定因素决定因素与与d d成反比成反比与与 、S S成正比成正比rkdSCr4
