电容器的电容-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

10.4电容器的电容人教版高中物理必修第三册探索电荷储存的奥秘，解锁电路世界的能量基石课程导入：从生活现象到物理问题照相机的闪光灯小小的相机为何能瞬间爆发出强光？这背后藏着怎样的快速储能与释放机制？手机与充电宝除了电池，是什么元件让电流输出更平稳，有效保护精密的电子芯片？触摸感应式按钮手指轻轻一点，按钮是如何利用微小的电容量变化，敏锐地感知到触摸的？这些现象的共同答案，指向了一个神奇的电子元件——电容器。它究竟是什么？是如何储存电荷与能量的？它的“储存能力”又由什么决定？让我们一起走进电容器的世界，揭开它的奥秘。课程导入：认识电容器电容器是电子设备的“能量容器”，虽形态万千，但核心原理相通。一、电容器1.构造：任何两个彼此绝缘（电介质）又相隔很近的导体（两极板）。金属极板绝缘物质(电介质)2.电容器的作用：储存电荷3.电路图符号：4.平行板电容器：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，就构成了一个最简单的电容器，叫作平行板电容器。金属极板绝缘物质(电介质)5.带电特点：两极板电荷等量异号。（“电容器所带的电荷量”指一个极板所带电荷量的绝对值）6.板间电场：匀强电场，方向垂直于板面。那么，如何往电容器内“装”电荷呢？（1）充电：使电容器的两个极板分别带上等量的异种电荷。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7.电容器的充电和放电过程a、充电电流：充电瞬间有短暂的电流，电流由大变小。充电过程的特点：b、电容器所带电荷量增加。c、两极板间电压升高。d、两极板间电场强度增大。e、电能转化为电场能。（2）放电：已经充电的电容器两极板上的电荷的中和过程。电场能电能Q↓,U↓,E↓稳定后不变a、放电电流：电流由大变小。放电过程的特点：b、电容器所带电荷量减少。c、两极板间电压降低。d、两极板间电场强度减小。e、电场能转化为电能。【注意】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。用传感器观察电容器的放电过程Q=I1t1ItItI1t1I-t图像“面积”表示电荷量微元法:

Q=I

t

照相机的闪光灯原理

照相机的闪光灯，在不到0.001s的短暂时间内发出强烈闪光，瞬间电流很大，各种电池都不能承受。在实际中，常常用电容器帮助闪光实现它的功能。拍照前用较长的时间（一般几秒）给电容器充电，拍照时触发闪光灯，使电容器通过灯管瞬间放电，发出耀眼的白光。然后电源又给电容器充电，为下次闪光做准备。二、电容当电容器两极板之间的电势差增大时，电容器所带的电荷量也在增加。UESAC+Q-Q那么，电容器所带的电荷量跟两极板间的电势差有怎样的定量关系呢？实验：探究电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系实验器材：电容器A、电容器B、开关、导线、电源（几节干电池）、数字电压表等。

实验步骤（1）按照如图所示电路图连接电路。VAEB12S2S1（2）把开关S1

接1，用几节干电池串联后给A充电，可以看到A充电后两极板具有一定的电压。（3）把开关S1

接2，使另一个相同的但不带电的电容器B跟A并联。观察电压表的示数。现象：电压表示数变为原来的一半。（4）断开开关S1

，闭合开关S2

，让B的两极板完全放电，随后再断开开关S2

，把B和A并联，观察电压表的示数。现象：电压表示数再次减少一半。（5）重复步骤4，观察电压表示数。实验结论电容器的电荷量变为原来的一半时，其两极板间的电势差也变为原来的一半。精确的实验表明，一个电容器所带的电荷量Q与两极板之间的电势差U之比是不变的。1.定义：电容器所带的电荷量跟它的两极板间的电势差的比值，叫做这个电容器的电容，用C表示。Q指每一个极板带电量绝对值，U表示电容器两板的电势差—电压。2.定义式：电容也可以写成：数值上等于使两极板间的电势差增加1V时，所需要的电荷量。二、电容3.物理意义电容是反映电容器储存电荷的本领的物理量。电容器的电容由本身结构决定，与所带的电荷Q和所加的电压U无关。4.单位：法拉（F）；微法（uF）；皮法（pF）

关系：1F=106uF=1012pF5.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变大三、平行板电容器两板间距离两板正对面积相对介电常数真空εr=1静电力常量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【例1】关于电容，下列说法中正确的是（）A．电容器的极板上带电量越大，这只电容器的电容就越大B．电容器的极板间电压越大，这只电容器的电容就越大C．如果电容器两极板上没有带电，它的电容为零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D【例2】两块大小形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，接通开头Ｋ，电源即给电容器充电(

)A.保持Ｋ接通，减小两极板间的距离，则两极板间的电场强度减小B.保持Ｋ接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电荷量增大C.断开Ｋ，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小D.保持Ｋ接通，在两极板间插入一块介质，则极板间的电势差增大ＢCＲＫ＋－Ｅ四、电容器的分类：（1）按结构分：固定电容器和可变电容器。（2）按形状分：圆柱电容器、平行板电容器、球形电容器。（3）按电介质分：空气电容器、真空电容器、聚苯乙烯电容器、云母电容器、陶瓷电容器、电解电容电容器等。（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。（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：固定电容器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。符号：（1）电容器始终与电源连接，U保持不变。①由判断电容C的变化。（C随εr

、S、d的变化而变化。）②由判断Q的变化。③由判断E的变化。五、电容器的动态分析：（2）电容器充电后与电源断开，Q保持不变。①由判断电容C的变化。（C随、S、d的变化而变化。）②由判断U的变化。③由判断E的变化。(Q不变时，E与d无关，只随εr、S变化。）【例3】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（）A．实验前，用丝绸摩擦过的玻璃棒与电容器a板接触，可使电容器a板带正电B．实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小C．实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大D．实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大A课堂小结：1.任何两个彼此绝缘且又相隔很近的导体就构成了一个电容器。2.充电和放电。3.电容器的电容，用C表示。

定义式：3.平行板电容器的电容

决定式：随堂练习1.如图所示，是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路，在增大电容器两极板间距离的过程中(

)A.电阻R中没有电流B.电容器的电容变小C.电阻R中有从a流向b的电流D.电阻R中有从b流向a的电流BC2.如图所示，描述对给定的电容器充电时，电量Q、电压U，电容C之间的相互关系图象，其中错误的是()ACQCQUCQOOOO