电容器的电容课件-高二上学期物理人教版-1

10.4电容器的电容

课堂小结导入新课1746年穆森·布洛克早在16世纪，科学家对静电现象就有了研究，但是很长一段时间内，科学家们一直都只能用静电发生器产生静电，每次需要多少电荷就产生多少，那能不能把电荷储存起来呢？

莱顿瓶起电机导入新课图中的元件就是这样的“容器”——电容器。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。一、电容器1.定义：用来储存电荷的一种电学仪器2.结构：两个相互靠近且彼此绝缘的导体组成。a.任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都能构成电容器。b.在两导体间充入的绝缘物质又称为：电介质。空气也是一种电介质。金属极板绝缘物质(电介质)3.最简单的电容器：平行板电容器两个正对的平行金属板中间加上一层绝缘物质。思考问题电容器是用来储存电荷的容器，水杯是用来储存水的容器，把水装入或者倒出水杯非常容易做到，那么如何把电荷装入或者倒出电容器呢？一、电容器4.电容器的充电过程：a.充电:使电容器的两个极板分别带上等量的异种电荷。U++++++-Q+Q------过程：Q↑、U↑、E↑稳定后：均不变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b.方法:将电容器的两个极板与电源串联。c.充电完成后：一、电容器4.电容器的充电过程：d.充电过程的理解分析：在充电过程中，上极板的自由电子在非静电力的作用下，从上极板通过导线经过电源向下极板移动，上极板因失去了自由电子而带正电，下极板获得了自由电子而带负电。上下极板带上了等量异种电荷，自由电荷在移动过程中形成充电电流。充电开始时电流比较大，随着极板上电荷的增多，两极板上的电荷给自由电荷的静电阻力越来越大，导致电流逐渐减小，当电容器两极板间电压等于电源电压时，电荷停止移动，充电电流消失。一、电容器5.电容器的放电过程：a.放电:已经充电的电容器两极板上的电荷的中和过程。++++++Q+QUG↓过程：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。b.方法:将电容器的两个极板与用导线串联。c.放电完成后：一、电容器5.电容器的放电过程：d.放电过程的理解分析：在放电过程中，电容器两极板直接被导线接通，电容器正负极板上的电荷发生中和现象。在中和过程中，带负电的极板上的自由电荷顺着导线通过用电器流到了带正电的极板上，正负电荷发生中和现象。在自由电子移动过程中，形成放电电流，放电刚开始时电流比较大，随着两极板上的电荷量逐渐减小，两极板上的电荷给自由电荷的静电动力越来越小，电路中的放电电流越来越小，两极板间的电压也逐渐减小直至均为零。演示实验用传感器观察电容器的充放电过程思考回答3.如果把电容器和电源始终连接在一起，电容器两极板电压有什么特点？如果给电容器充好电，把电容器与电源断开，并且也不用导线串接他的两极板，电容器内部储存的电荷有什么特点？4.电容器两极板所带电荷量有什么特点？总的电荷量可不可以把两极板电荷量进行简单加和？那你觉得应该如何描述电容器所储存的电荷的电荷量呢？1.为什么I-t图像“面积”表示充放电的电荷量？2.怎样根据I-t图像估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量？试着算一算。类比学习类比法：类比圆柱型水杯容器的储水本领大小hhABC1.水位每升高h，试比较A、B、C的储水量多少；2.哪个储水本领大？用哪个物理量可以反映其储水本领大小？（储水本领不是指能装多少水，而是指在上升单位水位高度h下能装多少水——储水效率）既然电容器能储存电荷，那么如何反映电容器容纳电荷的本领大小呢？

类比学习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？大胆猜想：如果是个定值，能否用这个定值来描述电容储存电荷的本领大小？？探究实验探究电容器容纳电荷的本领Q与U之间是否存在某种定量关系呢？Q电容器的带电量Q两板间的电势差UU2Q2UQ/4U/4现象：方案：均分法结论：同一电容器的带电量Q与两极板间所加电压U的比值保持不变二、电容1.物理意义：描述电容器容纳电荷的本领的大小。2.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。用C表示;

a.Q代表单个极板所带电荷量的绝对值；U代表两极板电势差的绝对值b.比值定义法：电容C与电荷量Q不成正比与电压U不成反比既电容C与电荷量Q与电压U无关

4.单位：法拉（F）1F=1C/V1F=106μF=1012pF二、电容a.击穿电压:

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，电容器损坏。这个极限电压称为击穿电压。b.额定电压:电容器外壳上标的电压是正常工作的最大电压，或称额定电压，额定电压比击穿电压低。5.电容器的击穿电压和额定电压：当堂训练据报道，我国每年心源性猝死案例高达55万，而心脏骤停最有效的抢救方式是尽早通过AED自动除颤机给予及时治疗。某型号AED模拟治疗仪器的电容器电容是15μF，充电至9kV电压，如果电容器在2ms时间内完成放电，则下列说法正确的是（

）A．电容器放电过程的平均电流强度为67.5AB．电容器的击穿电压为9kVC．电容器充电后的电量为135CD．电容器充满电的电容是15μF，当放电完成后，电容为0【正确答案】A问题引入电容器的电容跟电荷量以及电压均无关，那么电容器电容的大小与哪些因素有关？平行板电容器是最简单的电容器，也是最基本的电容器。几乎所有的电容器都是平行板电容器的变形。下面我们就以平行板电容器为例来探究一下平行板电容器的电容由哪些因素决定。探究实验用静电计探究影响平行板电容器电容的因素2.核心思想：控制变量思想1.大胆猜想：电容极板间距d，与极板正对面积S，与极板间的绝缘介质种类有关

4.实验方案：（1）保持两极板间Q不变，两极板间距d不变，介质种类不变，改变两极板间的正对面积S,由电势差变化判断电容C变化；（2）保持两极板间Q不变，两极板正对面积S不变，介质种类不变，改变两极板间的间距d,由电势差变化判断电容C变化；（3）保持两极板间Q不变，两极板间距d不变，两极板正对面积S不变，改变两极板间的绝缘介质,由电势差变化判断电容C变化；探究实验用静电计探究影响平行板电容器电容的因素有机玻璃板++++++------改变d改变S改变电介质

多媒体实验室探究实验用静电计探究影响平行板电容器电容的因素5.实验结论：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；

反比于正比于正比于二、电容拓展学习：b.理解：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。a.平行板电容器电容的决定式电介质空气煤油石蜡陶瓷玻璃云母水66～84～112.0～2.1811.00052二、电容公式内容

公式特点意义联系定义式(不成正反比）决定式（成正反比）反映容纳电荷的本领反映了影响电容大小的因素电容器容纳电荷的本领由Q/U来定义，由本身的结构(如平行板电容器的εr、S、d等因素)来决定c.平行板电容器电容的决定式和电容定义式的对比问题剖析类型一：保持电容器的两极板与电源相连----极板间电势差U不变

（1）保持S和ℇ不变，极板间距d增大时，电容器带电量Q怎么变化？板间电场强度E怎样变化？U不变Q减小d增大U不变E减小C减小C减小d增大当堂训练类型一：保持电容器的两极板与电源相连----极板间电势差U不变

（3）保持S和d不变，极板间电介质ℇ变大时，电容器带电量Q怎么变化？板间电场强度E怎样变化？（2）保持ℇ和d不变，极板间正对面积S增大时，电容器带电量Q怎么变化？板间电场强度E怎样变化？方法归纳类型一：保持电容器的两极板与电源相连----极板间电势差U不变推论1：电容器两极板间电压U恒定不变时，则E与εr和S无关，而与d有关。问题剖析类型二：充电后，切断与电源的连接----极板间电荷量Q不变

（1）保持S和ℇ不变,极板间距d增大时，电容器板间电场强度E怎样变化？推论2：平行板电容器带电量Q一定时，板间的电场强度只与板所带的电荷量、相对介电常数及极板正对面积有关，与两极板的距离d无关。E不变Q不变当堂训练类型二：充电后，切断与电源的连接----极板间电荷量Q不变

（3）保持d和ℇ不变,正对面积s增大时，电容器两极板间电压怎样变化？电容器板间电场强度E怎样变化？（2）保持d和s不变,电介质ℇ增大时，电容器两极板间电压怎样变化？电容器两极板间电场强度E怎样变化？三、常用电容器1、固定电容器：（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。陶瓷金属薄片纸陶瓷介质电容器纸介电容器三、常用电容器1、固定电容器：（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：三、常用电容器2、可变电容器：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。三、常用电容器3、超级电容器：

超级电容器的充电时间短，储存电能多，放电功率大，使用寿命长，它作为新型动力电源有广阔发展前景。平行板电容器电容

（决定式）平行电容器的动态分析单位：法拉F（定义式）

数学表达式2.充电后，切断与电源的连接----极板间电荷量Q不变1.保持电容器的两极板与电源相连--