电容器的电容（课件） 2024-2025学年高二物理同步课堂（人教版2019必修第三册）.pptx

第十章：第4节电容器的电容高中物理必修第三册目录CONTENT高中物理必修第三册电容器电容常见电容器平行板电容器分析新课引入01.高中物理选择性必修第一册 水水可以用容器储存起来，可以用容器储存起来，电荷电荷是不是也可以用一个是不是也可以用一个“容器容器”储存储存起来呢？起来呢？新课引入02.高中物理选择性必修第一册图中的元件就是这样的图中的元件就是这样的“容器容器”电容器电容器。电容器是电气设备中的一种电容器是电气设备中的一种很重要很重要的元件，的元件，在电子技术和电工技术中有很重要的应用。在电子技术和电工技术中有很重要的应用。新课引入03.高中物理选择性必修第一册 那么，什么是电容器？它的内部那么，什么是电容器？它的内部构造构造是怎样的？它是怎样的？它是怎样是怎样“装进装进”和和“倒出倒出”电荷的呢？电荷的呢？电容器第一部分电容器01.高中物理必修第三册1.1.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，叫作介质（空气也是一种电介质），就构成了一个最简单的电容器，叫作平行板电容器平行板电容器。3.3.作用：作用：储存储存电荷电荷金属极板金属极板绝缘物质绝缘物质(电介质电介质)思考：思考：相邻的两个同学是否能构成电容器？相邻的两个同学是否能构成电容器？2.2.电路图符号：电路图符号：任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都能构成任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都能构成电容器电容器。那么，如何往电容那么，如何往电容器内器内“装装”电荷呢电荷呢？电容器的充放电演示02.高中物理必修第三册高中物理必修第三册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，这个过程叫充电充电。U+-Q+Q-Q、U、E 稳定后不变稳定后不变G（1 1）两极板带等量异种电荷；）两极板带等量异种电荷；（2 2）两极板间有）两极板间有与电源与电源相等的相等的电压；电压；（3 3）两极板间有匀强电场；两极板间有匀强电场；（4 4）两极板间储存有电场能。两极板间储存有电场能。电电能能电场能电场能充电充电完成后：完成后：电容器的充电03.高中物理必修第三册电容器的放电04.已经充电的电容器两极板上的电荷的中和过程，叫已经充电的电容器两极板上的电荷的中和过程，叫放电放电。+Q+QUGQ、U、E 稳定后均为零稳定后均为零其其他他电场能电场能1.1.两极板带电量为两极板带电量为0 0；2.2.两极板间两极板间电压电压U=0U=0；3.3.两极板间场强两极板间场强E=0E=0；4.4.两极板间无电场能。两极板间无电场能。放电放电完成后：完成后：高中物理必修第三册实实验验设设计计微元法微元法:Q=I t I-t图像图像“面积面积”表示表示电荷量电荷量I-t图图像像用传感器演示电容器的充放电05.高中物理必修第三册用传感器演示电容器的充放电06.关键点拨07.高中物理必修第三册3.3.若保持与电源连接，则板间电压若保持与电源连接，则板间电压 U 不变；不变；4.4.若断开电源，则极板所带电量若断开电源，则极板所带电量 Q 不变。不变。2.2.把把一个极板带电量一个极板带电量的绝对值叫做电容器的的绝对值叫做电容器的带电量带电量,用用Q表示表示；1.1.充放电时间充放电时间极短极短，充放电完成时，灵敏电流计的，充放电完成时，灵敏电流计的指针不偏转指针不偏转，说明此时电路中说明此时电路中没有电流没有电流。学以致用：照相机的闪光灯照相机的闪光灯原理原理08.高中物理必修第三册照相机的闪光灯，在不到照相机的闪光灯，在不到0.001s0.001s的短暂时间内发出强烈闪光，瞬间电流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。然后电源又放电，发出耀眼的白光。然后电源又给电容器充电，为下次给电容器充电，为下次闪光做准备。闪光做准备。闪闪光光灯灯的的内内部部结结构构问题与思考09.高中物理必修第三册类比法：类比法：类比类比圆柱圆柱型水杯容型水杯容器的储水器的储水hhA AB BC C1.1.水位每升高水位每升高h h，试比较，试比较A A、B B、C C的储水量；的储水量；2.2.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？既然电容器能储存电荷，如何反映电容器既然电容器能储存电荷，如何反映电容器容纳电荷的本领容纳电荷的本领大小大小呢？呢？大胆猜想10.高中物理必修第三册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？大胆猜想研究发现11.高中物理必修第三册 人们通过实验研究发现：人们通过实验研究发现：对于同一电容器，电容器所带的电荷量对于同一电容器，电容器所带的电荷量Q Q与电容器两极板间的电势差与电容器两极板间的电势差U U成正比，成正比，即比值即比值Q/U Q/U 是一个常量；对于不同的是一个常量；对于不同的电容器，这个比值一般不同。这个比值电容器，这个比值一般不同。这个比值就表征了电容器储存电荷的特性。就表征了电容器储存电荷的特性。实验电路图实验电路图具体如何描述呢？具体如何描述呢？电 容第二部分电容01.高中物理必修第三册4.4.物理意义：物理意义：描述电容器容纳电荷的本领。电容越大，表明在相同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电势差情况下，电容器所带的电荷越多。1.1.定义：定义：电容器所带电量电容器所带电量Q Q与电容器两极板间电势差与电容器两极板间电势差 U U 的比值，叫的比值，叫电容器的电容（电容器的电容（capacitancecapacitance）。用）。用C C表示表示;2.2.定义式：定义式：3.3.单位：单位：法拉（法拉（F F）1F=1C/V 1F=10 1F=1C/V 1F=106 6F=10F=101212pFpF电容电容C C与电荷量与电荷量Q Q成正比与电压成正比与电压U U成反比吗？成反比吗？在数值上等于使电容器在数值上等于使电容器两极板间的电势差增加两极板间的电势差增加1 1V V所需要增加的电荷量。所需要增加的电荷量。击穿电压02.高中物理必修第三册 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，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。这个极限电压称为电介质将被击穿，电容器损坏。这个极限电压称为击穿电压击穿电压。电容器电容器外壳上标的电压是工外壳上标的电压是工作电压，或作电压，或称称额定电压额定电压，额定电额定电压比击穿电压低。压比击穿电压低。问题与思考03.高中物理必修第三册你可以动手你可以动手制做制做一个容量一个容量较大的电容器，该怎么做较大的电容器，该怎么做？请同学们参考课本拓展学习部分。请同学们参考课本拓展学习部分。电容器的电容器的电容电容跟哪些因素有关？跟哪些因素有关？接下来我们以平行板电容器为例进行探究：控制变量法04.高中物理必修第三册+-多媒体实验室说明：说明：静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量导体间的电静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量导体间的电势差，从指针的偏转角度就可以知道两个导体间的电势差的大小。势差，从指针的偏转角度就可以知道两个导体间的电势差的大小。实验结论05.高中物理必修第三册保持电量保持电量Q Q不变时不变时平行板电容器的电容平行板电容器的电容C C 板间距离d；正对面积S；介电常数 r；-+反比于正比于正比于实验演示01.高中物理必修第三册几种常见介质的介电常数06.高中物理必修第三册电介质空气煤油石蜡陶瓷玻璃云母水1.00051.00052 26 66 68 84 411112.02.02.12.18181 空空气的相对介电常数与气的相对介电常数与1 1十分接近，研究中，空气对电容的影响十分接近，研究中，空气对电容的影响一般可以忽略。一般可以忽略。了解了关于电容器的相关知识后了解了关于电容器的相关知识后，你知道电容器在生活中有哪，你知道电容器在生活中有哪些常见类型不？些常见类型不？常见电容器第三部分固定电容器01.高中物理必修第三册1.1.聚苯乙烯电容器：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。以聚苯乙烯薄膜为电介质，两层铝箔为极板。2.2.电解电容器：电解电容器：用铝箔做一个极板，以铝箔上很薄的一层氧化用铝箔做一个极板，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膜为电介质，用浸过电解液的纸做另一个极板。有。有“+”、“-”极之分，不能接反，不能接交流电。极之分，不能接反，不能接交流电。符号：符号：高中物理必修第三册 两极由两组铝片组成，固定的一组铝片叫做两极由两组铝片组成，固定的一组铝片叫做定片定片；可以转动的；可以转动的一组铝片叫做一组铝片叫做动片动片。转动动片，使两组铝片的转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化正对面积发生变化，电容相应变化。电容相应变化。可变电容器按其使用的可变电容器按其使用的介质介质材料材料可分为可分为空气介空气介质质可变电容器和可变电容器和固体介固体介质质可变电容器。可变电容器。可变电容器02.超级电容器03.高中物理必修第三册 超级电容器超级电容器是指介于传统电容器和充电是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。有电池的储能特性。平行板电容器动态分析第四部分控制电压不变01.高中物理必修第三册d d增加增加C C减小减小Q=CUQ Q减小减小E=U/dE E减小减小S S减小减小U U不不变变C C减小减小Q=CUQ Q减小减小E E不变不变E=U/d电容器始终与电源连接，电容器始终与电源连接，U U保持不变。保持不变。高中物理必修第三册C C减小减小U=Q/CU U增加增加E E不变不变C C减小减小U=Q/CU U增加增加E E增加增加电容器始终与电源断开，电容器始终与电源断开，Q Q保持不变。保持不变。d d增加增加S S减小减小Q Q不不变变控制电荷量不变02.课堂小结高中物理必修第三册电容器充充电电在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质电容单位：法拉单位：法拉 1F=1C/V1F=1C/V意义：容纳电荷的本领与电源连接，U保持不变与电源断开，Q保持不变放放电电THANKS