第四节 电容器的电容（课件）高一物理（人教版2023必修第三册）(共34张PPT)

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第十章静电场中的能量

人教版必修三

第四节电容器的电容

新课导入：相机摄像时如果光线不足，一定要用到闪光灯。在如此短的时间内，仅靠电池直接给闪光灯供电就能发出如此强烈的光吗？

电容在闪光灯中，最主要是储能，没有电容，闪光灯不能在毫秒级放出几十焦耳能量。作为触发电容，其功效也是储能，和触发线圈共同获得几千到一万伏高压，以触发闪光灯。

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。

电容器从外形上来看有很多种，有方的,扁的，圆柱型的

电容器及其构造

一、电容器

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，叫做平行板电容器。

注：任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都可以构成电容器。

电容器的充放电过程

电荷量变化对电容器电压的影响

一、电容器

2、电容器的充电和放电过程

（1）充电：使电容器的两个极板分别带上等量的异种电荷的过程。

U

G

++++++

-Q

+Q

------

电容器的带电量Q：每个极板上所带电量的绝对值。

电场能

电能

Q↑,U↑,E↑

稳定后不变

2、电容器的充电和放电过程

（2）放电：已经充电的电容器两极板上的电荷的中和过程。

++++++

Q

+Q

U

G

电场能

电能

Q↓,U↓,E↓

稳定后不变

一、电容器

h

h

A

B

C

水位每升高h，比较A、B、C的储水量,哪个储水本领大

如何反映其储水本领？

水可以用容器储存起来，电荷也可以用一个“容器”储存起来

容纳储存水

容纳储存电荷

电荷量Q

水量V

电势差U

水位差h

横截面S

电容器

水容器

电容C

电容器用来储存电荷的，怎样描述其储存电荷的本领呢？

二.电容:

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。（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1V所需要增加的电荷量。

3.电容器的电容由本身结构决定，与Q、U无关.

4.单位：法拉（F）1F=1C/V1F=106μF=1012pF

5.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.

6.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，电介质将被击穿，这个电压称为击穿电压。

电容器正常工作时两极板上的最大电压，称为额定电压。

额定电压比击穿电压低

外壳上标的电压是额定电压

电容器电容、电荷量、电压的分析

【例1】关于电容器和电容的概念，下列说法正确的是（）

A．任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体都可以看成是一个电容器

B．某一电容器两板间的电压越高，它的电容就越大

C．某一电容器两极板的正对面积越小，它的电容就越大

D．某一电容器不带电时，它的电容是零

A

【例2】某同学在实验室自制一电容器，并用传感器观察其充电过程，按如图甲所示连接电路。先把S拨至1，并接通足够长的时间，使电容器将所带的电荷量都释放掉，从而不带电。然后把开关S掷向2端，电源向电容器充电，传感器将电流信息传入计算机，记录下电流随时间变化的图像如图乙，该同学数出图线与坐标轴所围成的方格数为14格。下列说法正确的是（）

B

【针对训练2】如图甲所示是观察电容器放电的电路图。先使开关S与1端相连，直流电源E向电容器充电，然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电。传感器将电流信息输入计算机，有屏幕上显示的电流随时间变化的I－t图像如图乙所示，则放电过程中通过电阻R的电荷量约为（）

B

（C不由Q、U决定）

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？

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

实验公式

两板间距离

两板正对面积

介电常数

真空εr=1

静电力常量

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：

公式内容

公式特点定义式(不成比例）决定式（成比例）

意义反映容纳电荷的本领反映了影响电容大小的因素

适用范围所有电容器平行板电容器

联系电容器容纳电荷的本领由Q/U来量度，由本身的结构(如平行板电容器的εr、S、d等因素)来决定平行板电容器典型问题一：U不变

保持电容器的两极板与电源相连

十十十十十十十十

一一一一一一一一

Q=CU

d增大

E减小

十十十十十十十十

一一一一一一一一

E不变

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。

U=Q/C

E=U/d

平行板电容器典型问题二：Q不变

充电后，切断与电源的连接

平行板电容器的动态分析

【例3】探究影响平行板电容器电容大小因素的实验装置如图所示，忽略漏电产生的影响，下列判断正确的是()

A．平行板正对面积减小时，静电计指针张角减小

B．静电计可以用电压表替代

C．平行板间距减小时，静电计指针张角减小

D．静电计测量的是平行板电容器所带电荷量

C

【针对训练3.1】如图所示，用静电计测量带电的平行板电容器两极板(相互正对)间的电势差时，保持平行板电容器两极板距离不变，若把B极板向上移动少许，则（）

A．电容器的电容不变

B．两极板间的电场强度变大

C．静电计的张角增大

D．两极板所带的电荷量增大

BC

【针对训练3.2】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，电荷足够小，固定在P点，如图所示。若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线位置，则下列说法正确的是（）

BC

A．静电计指针偏角变小

B．两极板间的场强不变

C．P点的电势不变

D．在P点的正电荷的电势能变大

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

+

-

五、课堂练习

五、课堂练习

2.如图所示，平行板电容器板间距离d=10cm，与一个直流电源相连，电源电压为10V，N板接地，取大地电势为零，两板间有一点P，P点距M板5cm，把开关闭合给电容器充电，然后再断开，P点场强大小为________，电势为____________，若把N板向下移动10cm，则P点场强大小为________，电势为_______