人教版高中物理 2.4《电容器 电容》课件 沪科选修31.ppt

24电电容器容器电电容容2021/8/9 星期一1目标导航目标导航1.知道电容器的概念和平行板电容器的主要构造知道电容器的概念和平行板电容器的主要构造2理解电容的概念及其定义或决定式理解电容的概念及其定义或决定式(重点重点)3掌握平行板电容器电容的决定式，并能用其讨掌握平行板电容器电容的决定式，并能用其讨论有关问题论有关问题2021/8/9 星期一2新知初探自学导引新知初探自学导引一、一、电电容器容器1电电容器容器(1)定定义义：能：能储储存存电电荷和荷和电电能的装置叫做能的装置叫做电电容器容器(2)组组成：任何两个彼此成：任何两个彼此_又又_很很近的近的导导体，都可以看成是一个体，都可以看成是一个电电容器容器绝缘绝缘相隔相隔2021/8/9 星期一32电电容器的充容器的充电电：使：使电电容器容器_的的过过程程称称为为充充电电充充电电后两板后两板带带等量异种等量异种电电荷，荷，电电容器容器储储存了存了电场电场能能3电电容容器器所所带带电电荷荷量量是是指指_所所带带电电荷量的荷量的绝对值绝对值4电电容器的放容器的放电电：使充：使充电电后的后的电电容器容器_电电荷的荷的过过程叫做放程叫做放电电放放电电后两板的后两板的电电荷消荷消失，失，电电容器容器释释放了放了电电能能带电带电一个极板一个极板失去失去2021/8/9 星期一4想一想想一想照相机的电子闪光灯能发出强烈的闪光，这照相机的电子闪光灯能发出强烈的闪光，这时通过闪光灯的电流相当大，有时可达几千时通过闪光灯的电流相当大，有时可达几千安，但照相机的电源能安，但照相机的电源能够提供的电流却非常小，够提供的电流却非常小，你知道这是为什么吗？你知道这是为什么吗？图图2412021/8/9 星期一5提示：提示：这这是因是因为为照相机中有照相机中有电电容器，照相机容器，照相机中的中的电电源先源先给电给电容器充容器充电电，当，当闪闪光灯被触光灯被触发发后，后，电电容器中容器中储储存的能量瞬存的能量瞬间释间释放出来，从而放出来，从而使灯管内气体使灯管内气体发发出耀眼的白光出耀眼的白光2021/8/9 星期一6二、二、电电容容1定定义义：电电容器所容器所带带的的电电荷量荷量Q与与电电容器两容器两极板极板间间的的电势电势差差U的的_，叫做，叫做电电容器的容器的电电容容2物理意物理意义义：电电容是表征容是表征电电容器容容器容纳电纳电荷本荷本领领的物理量的物理量3定定义义式：式：C_.比比值值2021/8/9 星期一74单单位：位：_，符号，符号_.1 F1 C/V1 F106 F1012 pF三、探究影响平行板三、探究影响平行板电电容器容器电电容的因素容的因素1平行板平行板电电容器容器两个互相平行又彼此靠近的金属板，就构成两个互相平行又彼此靠近的金属板，就构成平行板平行板电电容器容器2决定决定电电容大小的因素容大小的因素法拉法拉F2021/8/9 星期一8平行板平行板电电容器的容器的电电容容C跟介跟介电电常数常数成成_比比,跟极板正跟极板正对对面面积积S成成_比，跟极板比，跟极板间间的距离的距离d成成_比比四、常用四、常用电电容器容器1分分类类从从结结构上分：构上分：_电电容器、容器、_电电容容器器等等2电电容器的容器的额额定定电压电压和和击击穿穿电压电压正正正正反反固定固定可可变变2021/8/9 星期一9(1)额额定定电电压压：电电容容器器能能够够_时时所所能能承承受的受的电压电压(2)击击穿穿电压电压：当加在：当加在电电容器两极板上的容器两极板上的电压电压超超过过某一限度某一限度时时，电电容器两极板容器两极板间间的的电电介介质质将被将被击击穿，成穿，成为导为导体，两极板上的体，两极板上的电电荷就会荷就会中和，中和，电电容器就容器就损损坏了，坏了，这这个极限个极限电压电压叫做叫做击击穿穿电压电压.正常工作正常工作2021/8/9 星期一10要点探究讲练互动要点探究讲练互动要点要点1对电容器和电容的理解对电容器和电容的理解学案导引学案导引2021/8/9 星期一111对电对电容器的理解容器的理解(1)电电容器是容器是储储存存电电荷和荷和电电能的容器能的容器(2)两极板所两极板所带电带电荷量等量异号，且分布在两极荷量等量异号，且分布在两极板相板相对对的内的内侧侧电电容器所容器所带电带电荷量指一个极板荷量指一个极板所所带电带电荷量的荷量的绝对值绝对值(3)电电容器的充放容器的充放电过电过程就是一个能量程就是一个能量转转化的化的过过程程,充充电过电过程是把其他形式的能程是把其他形式的能转转化成化成电场电场能能,放放电过电过程是把程是把电场电场能能转转化成其他形式的能化成其他形式的能2021/8/9 星期一12(4)电电容器两极板容器两极板间间的的电压电压不能超不能超过过某一某一值值，超超过这过这个个电压电压，电电介介质质会被会被击击穿，穿，电电容器容器损损坏，我坏，我们们把把这这个个电压电压称称为击为击穿穿电压电压，故，故电电容容器正常工作器正常工作时时的的电压应电压应低于低于击击穿穿电压电压2对电对电容的理解容的理解(1)物理意物理意义义：电电容是描述容是描述电电容器容器储储存或容存或容纳纳电电荷本荷本领领的物理量，其的物理量，其值值越大表示越大表示该电该电容器容器容容纳电纳电荷的本荷的本领领越越强强2021/8/9 星期一13(2)电电容容器器的的电电容容与与电电容容器器是是否否带带电电以以及及两两极极板板上上电电荷荷量量多多少少、电电压压的的高高低低无无关关，只只与与电电容容器本身的器本身的结结构有关构有关2021/8/9 星期一14图图2422021/8/9 星期一15 例例12021/8/9 星期一162021/8/9 星期一17(2)电电容器原来的容器原来的电电荷量荷量为为Q，则则QCU1.51043 C4.5104 C.(3)电电容器的容器的电电容是由本身决定的，与是否容是由本身决定的，与是否带带电电无关，所以无关，所以电电容器放掉全部容器放掉全部电电荷后，荷后，电电容容仍然是仍然是150 F.【答案答案】150 F4.5104 C150 F2021/8/9 星期一182021/8/9 星期一19变式训练变式训练1(2020长春高二检测长春高二检测)如图如图243所示为所示为某一电容器中所带电量和两端电压之间的关某一电容器中所带电量和两端电压之间的关系图线，若将该电容器两端的电压从系图线，若将该电容器两端的电压从40 V降低降低到到36 V，对电容器来，对电容器来说正确的是说正确的是()A是充电过程是充电过程B是放电过程是放电过程图图2432021/8/9 星期一20C该电该电容器的容器的电电容容为为5.0102 FD电电容器的容器的电电量量变变化量化量为为0.20 C2021/8/9 星期一21要要点点2公公式式CQ/U与与CS/(4kd)的的比比较较学案学案导导引引平行板平行板电电容器的容器的电电容与哪些因素有关？容与哪些因素有关？2021/8/9 星期一222021/8/9 星期一232021/8/9 星期一242021/8/9 星期一25用控制变量法可以研究影响平行板电用控制变量法可以研究影响平行板电容器的因素容器的因素(如图如图244)设两极板正对面设两极板正对面积为积为S，极板间的距离为，极板间的距离为d，静电计指针偏角，静电计指针偏角为为.实验中，极板所带电荷量不变，若实验中，极板所带电荷量不变，若()例例2图图2442021/8/9 星期一26A保持保持S不不变变，增大，增大d，则则变变大大B保持保持S不不变变，增大，增大d，则则变变小小C保持保持d不不变变，减小，减小S，则则变变小小D保持保持d不不变变，增大，增大S，则则不不变变【思思维维流程流程】2021/8/9 星期一27【答案答案】AC2021/8/9 星期一282021/8/9 星期一29变式训练变式训练2021/8/9 星期一302021/8/9 星期一31要点要点3平行板平行板电电容器的两容器的两类类典型典型问题问题学案学案导导引引平平行行板板电电容容器器内内部部电电场场如如何何随随S、d、的的变变化化而而变变化？化？2021/8/9 星期一321类类型一：平行板型一：平行板电电容器容器连连接在接在电电源两端源两端时时,电电容器的容器的d、S发发生生变变化化时时，将引起，将引起电电容的容的C、Q、U、E的的变变化化(1)关关键键：如：如图图245所示，所示，S闭闭合合,电电容器与容器与电电源保持源保持连连接接,两极板两极板间间的的电势电势差差U保持不保持不变变 图图2452021/8/9 星期一332021/8/9 星期一342.类型二：如图类型二：如图246所示，平行板电容器所示，平行板电容器充电后，切断与电源连接，电容器的充电后，切断与电源连接，电容器的d、S发发生变化时，将引起电容的生变化时，将引起电容的C、Q、U、E怎样变化怎样变化图图2462021/8/9 星期一352021/8/9 星期一36(2020咸阳高二咸阳高二检测检测)如如图图247所示，所示，平行板平行板电电容器的两极板容器的两极板A、B与与电电池两极相接，池两极相接，一个一个带带正正电电的小球的小球悬悬挂在挂在电电容器内部，容器内部，闭闭合开合开关关S，电电容器充容器充电电，这时悬这时悬线线偏离偏离竖竖直方向直方向夹夹角角为为，那么那么()例例3图图2472021/8/9 星期一37A保持开关保持开关S闭闭合，合，带带正正电电的的A板向板向B板靠板靠近，近，则则减小减小B保持开关保持开关S闭闭合，合，带带正正电电的的A板向板向B板靠板靠近，近，则则不不变变C开关开关S断开，断开，带带正正电电的的A板向板向B板靠近，板靠近，则则增大增大D开关开关S断开，断开，带带正正电电的的A板向板向B板靠近，板靠近，则则不不变变2021/8/9 星期一38【思路点思路点拨拨】由由题题目信息知开关目信息知开关S闭闭合，极合，极板板电电压压不不变变，A、B靠靠近近，场场强强变变大大；开开关关S断断开开,极板极板电电荷量不荷量不变变，A、B靠近，靠近，场场强强不不变变【精精讲讲精析精析】闭闭合开关，合开关，电电容器充容器充电电，结结果果A板板带带正正电电，B板板带负电带负电，小球在重力、，小球在重力、绳绳子拉力和子拉力和电场电场力的作用下力的作用下处处于平衡状于平衡状态态若若保保持持开开关关S闭闭合合，A板板向向B板板靠靠近近时时，两两板板间间的的电势电势差保持不差保持不变变，2021/8/9 星期一39【答案答案】D2021/8/9 星期一402021/8/9 星期一41变式训练变式训练2021/8/9 星期一42AU2U1，E2E1BU22U1，E24E1CU2U1，E22E1DU22U1，E22E12021/8/9 星期一43电电容器与力学知容器与力学知识识的的综综合合问题问题经经典案例典案例如如图图248所示，两极板所示，两极板间间距距为为d的平行板的平行板电电容器与一容器与一电电源源连连接，开关接，开关S闭闭合，合，电电容器两板容器两板间间有一有一质质量量为为m、带电带电荷量荷量为为q的微粒静止不的微粒静止不动动，下列叙述中正确的是下列叙述中正确的是()热点示例创新拓展热点示例创新拓展图图2482021/8/9 星期一44A微粒微粒带带的是正的是正电电B电电源源电动势电动势的大小等于的大小等于mgd/qC断开开关断开开关S，微粒将向下做加速运，微粒将向下做加速运动动D保持开关保持开关S闭闭合，把合，把电电容器两极板距离增容器两极板距离增大，微粒将向下做加速运大，微粒将向下做加速运动动2021/8/9 星期一452021/8/9 星期一46【答案答案】BD【方法指引方法指引】分析分析电电容器与力学容器与力学综综合合问题问题时时，必，必须须分析其受力情况，特分析其受力情况，特别别是准确判断是准确判断出出电场电场强强度度E的的变变化情况，并由此判断出化情况，并由此判断出电场电场力的力的变变化，最化，最终终判断出运判断出运动动状状态态的的变变化化2021/8/9 星期一47名师讲坛精品资源名师讲坛精品资源电电容器的充放容器的充放电过电过程程使使电电容器容器带电带电的的过过程叫充程叫充电电；使充；使充电电后的后的电电容器失去容器失去电电荷的荷的过过程叫放程叫放电电电电容器充容器充电时电时,跟跟电电源正极相源正极相连连的极板的极板带带正正电电，跟，跟电电源源负负极极相相连连的极板的极板带负电带负电2021/8/9 星期一481充充电过电过程程如如图图249所示，原来不所示，原来不带电带电的的电电容器与容器与电电源源连连接后，有接后，有顺时针顺时针方向的方向的电电流，使流，使电电容器容器上板上板带带正正电电，下板，下板带负电带负电，且，且电电荷量越来越荷量越来越多多电电容器两板容器两板间间的的电压电压也越来越高，充也越来越高，充电电电电流也流也将越来越小将越来越小图图2492021/8/9 星期一49经过经过足足够长够长的的时间时间后，后，电电容器两板容器两板间间的的电压电压等于等于电电源源电压电压，电电路中的路中的电电流流为为零，零，电电容器容器充充电电完完毕毕从能量的从能量的观观点看，充点看，充电过电过程就是程就是电电源的源的电电能能转转化化为电为电容器的容器的电场电场能的能的过过程程2放放电过电过程程如如图图2410所示，所示，图图24102021/8/9 星期一50一充一充满电满电的的电电容器两板容器两板间间有有电压电压，储储存有存有电场电场能，当把能，当把电电容器两极板相容器两极板相连时连时，电电路中将有逆路中将有逆时针时针方向的方向的电电流，随着流，随着电电容器容器电电荷量的减少，荷量的减少，两端两端电压电压减小减小,放放电电电电流也要减小，流也要减小，经过经过足足够长够长的的时间时间,电电容器上的等量异种容器上的等量异种电电荷全部中和荷全部中和,电电压为压为零零,电电路中不再有路中不再有电电流流,电电容器放容器放电电完完毕毕从能量的从能量的观观点看点看,放放电过电过程就是程就是电场电场能能转转化化为电为电能并最能并最终转终转化化为为内能内能(电电路中有路中有电电阻阻)的的过过程程2021/8/9 星期一51知能演练轻松闯关知能演练轻松闯关2021/8/9 星期一52本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放2021/8/9 星期一532021/8/9 星期一54