人教版高二物理选修3-1《1.8-电容器的电容》课件.优秀PPT.ppt

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1、一一.电容器电容器1.电容器的结电容器的结构构两金属极板两金属极板绝缘物质绝缘物质(电介质电介质)在两个正对的平行金属板中间夹上一层绝缘物质在两个正对的平行金属板中间夹上一层绝缘物质在两个正对的平行金属板中间夹上一层绝缘物质在两个正对的平行金属板中间夹上一层绝缘物质(电介质电介质电介质电介质),),就构成了最简洁的电容器就构成了最简洁的电容器就构成了最简洁的电容器就构成了最简洁的电容器,叫平行板电容叫平行板电容叫平行板电容叫平行板电容器器器器.两个金属板叫电容器的极板两个金属板叫电容器的极板两个金属板叫电容器的极板两个金属板叫电容器的极板.强调：随意两个彼此绝缘又相隔很近的强调：随意两个彼此绝

2、缘又相隔很近的导体导体,都可以看成是一个电容器都可以看成是一个电容器.电容器的充电容器的充电电+-QQ+Q+QU U 把电容器的两个极板把电容器的两个极板把电容器的两个极板把电容器的两个极板和电池的正负极相连和电池的正负极相连和电池的正负极相连和电池的正负极相连,两两两两个极板就分别带上了等个极板就分别带上了等个极板就分别带上了等个极板就分别带上了等量的异种电荷量的异种电荷量的异种电荷量的异种电荷,这个过程这个过程这个过程这个过程叫充电叫充电叫充电叫充电.充电过程中电路充电过程中电路充电过程中电路充电过程中电路中有中有中有中有短暂短暂短暂短暂的充电电流的充电电流的充电电流的充电电流.强调：一个

3、极板上所带电量的确定值叫电容器的电强调：一个极板上所带电量的确定值叫电容器的电强调：一个极板上所带电量的确定值叫电容器的电强调：一个极板上所带电量的确定值叫电容器的电量量量量Q.Q.充了电的电容充了电的电容,两极板间就有电场两极板间就有电场,电势电势差差U.从电源获得的电能储存在电场中从电源获得的电能储存在电场中,这种这种能量叫电场能能量叫电场能.电容器有储存电荷和电场能的本事电容器有储存电荷和电场能的本事.2电容器的充放电电容器的充放电+-QQ+Q+QU U电容器的放电电容器的放电 把充电后的电容器两极板接通把充电后的电容器两极板接通,两极板上的电两极板上的电荷中和荷中和,电容器不再带电电容

4、器不再带电,这个过程叫放电这个过程叫放电.并有并有短暂的放电电流短暂的放电电流.放电后放电后,两极板就不再有电场和电势差两极板就不再有电场和电势差,电场能转化为其它形式的能电场能转化为其它形式的能.思索：圆柱型水杯容器的储水问题思索：圆柱型水杯容器的储水问题:hhABC1.1.水位上升相同高度水位上升相同高度h h，试比较，试比较A A、B B、C C的储水的储水量量2 如何反映水杯的储水本事？如何反映水杯的储水本事？二二.电电容容+-QQ+Q+QU U探讨探讨对同一电对同一电对同一电对同一电容器容器容器容器:带电量带电量带电量带电量QQ大大大大电势差电势差电势差电势差U U大大大大Q/UQ/

5、U不不不不变变变变对不同电对不同电容器容器:增加相同电量增加相同电量增加相同电增加相同电势差势差Q/Q/U U不变不变1.电容电容 电容器所带的电量电容器所带的电量电容器所带的电量电容器所带的电量QQ与电容器两极板间的电势与电容器两极板间的电势与电容器两极板间的电势与电容器两极板间的电势差差差差U U的比值的比值的比值的比值,叫做电容器的电容叫做电容器的电容叫做电容器的电容叫做电容器的电容 或者电容器增加的电量或者电容器增加的电量或者电容器增加的电量或者电容器增加的电量Q Q Q Q与两极板间增加与两极板间增加与两极板间增加与两极板间增加的电势差的电势差的电势差的电势差U U U U的比值的比

6、值的比值的比值,叫电容器的电容叫电容器的电容叫电容器的电容叫电容器的电容这个比值就表征了电容器储存电荷的特性这个比值就表征了电容器储存电荷的特性这个比值就表征了电容器储存电荷的特性这个比值就表征了电容器储存电荷的特性Q/U或或Q/U是不是不同的同的4.留意留意 C=Q/U是比值定义式是比值定义式 C与与Q、U无关无关.C由电容器本身结构性质确定由电容器本身结构性质确定,反映了电容反映了电容器容纳电荷本事。器容纳电荷本事。2.公公式式3.单单位位1C/V=1F(法拉法拉)1F=101F=106 6F=10F=101212pFpF二二.电电容容+-QQ+Q+QU U1.电容电容 电容器所带的电容器

7、所带的电容器所带的电容器所带的电量电量电量电量QQ与电容器两极板间的与电容器两极板间的与电容器两极板间的与电容器两极板间的电势电势电势电势差差差差U U的比值的比值的比值的比值,叫做电容器的电容叫做电容器的电容叫做电容器的电容叫做电容器的电容2.公公式式3.单单位位1C/V=1F(法拉法拉)1F=101F=106 6F=10F=101212pFpF4.留意留意 C=Q/U是比值定义式是比值定义式 C与与Q、U无关无关.C由电容由电容器本身结构性质确定器本身结构性质确定,反映了电容器容纳电荷反映了电容器容纳电荷本事。本事。【针对练针对练习习1】1.下列说法正确的是下列说法正确的是A.由公式可知由

8、公式可知,电容大小和电量成正比和电压成电容大小和电量成正比和电压成反比反比B.电容器的电容大小和电容器两端电压电容器的电容大小和电容器两端电压,电容器电容器带电量均无关带电量均无关C.电容器的带电量是指电容器每个极板所带电电容器的带电量是指电容器每个极板所带电量的确定值量的确定值D.某一电容器带电量越多某一电容器带电量越多,它的电容就越大它的电容就越大BC一个电容器，充电后所带电荷量为一个电容器，充电后所带电荷量为Q=410-6C时，它的两极板间的电势差时，它的两极板间的电势差U=2V，由此可知，由此可知，该电容器的电容是该电容器的电容是_F。假如再充进假如再充进410-6C的电荷量，其电容为

9、的电荷量，其电容为_F。假如用导线将电容器两极相连，放电完毕后，假如用导线将电容器两极相连，放电完毕后，其电容为其电容为_F。C取决于取决于电容器自身结构电容器自身结构，而而与是否带电及带电多少无关。与是否带电及带电多少无关。210-6【针对练习针对练习2】210-6210-6猜想猜想:平行板电容器的电容的大小可能由哪些因素决平行板电容器的电容的大小可能由哪些因素决定呢？定呢？三三 平行板电容器的电容平行板电容器的电容间距间距d正对正对面积面积s电介质电介质思索思索 怎样使电容器所带的电荷量不变？怎样使电容器所带的电荷量不变？将电容器充电后与电源断开将电容器充电后与电源断开由由 得：当得：当Q

10、 Q不变时，不变时，C C的变化可由的变化可由U U的变化反映出来，例如：的变化反映出来，例如：U U变大时，表示变大时，表示C C一定减小了。一定减小了。思索思索 怎样测电容器两极板间的电势差的大小？怎样测电容器两极板间的电势差的大小？它它是是由由验验电电器器改改装装而而成成的的，它它的的金金属属球球接接一一导导体体，金金属属外外壳壳接接另另一一导导体体，从从指指针针的的偏偏角角可可测测出出两两导导体间的体间的电势差电势差。静电计：静电计：测量电势差。测量电势差。板间充溢某种介质时，板间充溢某种介质时，C会变为板间为真空时的若干倍，会变为板间为真空时的若干倍，这一倍数叫这种电介质的相对介电常

11、数，用这一倍数叫这种电介质的相对介电常数，用r表示。表示。公式：公式：几种电介质的介电常数几种电介质的介电常数r电介质电介质空气空气石蜡石蜡陶瓷陶瓷玻璃玻璃云母云母介电常数介电常数1.0005 2.02.1641168理论及试验表明：平行板电容器两极板间是真空时，理论及试验表明：平行板电容器两极板间是真空时，电容电容C C跟正对面积跟正对面积S S成正比，跟两极板间距离成正比，跟两极板间距离d d成反比。成反比。公式：公式：留意：一般性探讨中，空气对电容的影响可忽视留意：一般性探讨中，空气对电容的影响可忽视电电容容定义式定义式决定式决定式（平行板电容器）（平行板电容器）电电场场强强度度定义式定

12、义式决定式决定式（真空中的点电荷）（真空中的点电荷）类比理解类比理解普适普适普适普适四四 常用电容器常用电容器固定电容器固定电容器固定电容器固定电容器可变电容器可变电容器可变电容器可变电容器（一一）分分类类常用电容器，从构造上看，可以分为哪些类型？常用电容器，从构造上看，可以分为哪些类型？常用的固定电容器有哪些？常用的固定电容器有哪些？电解电容器与其他常用电容器相比有什么显著特征？电解电容器与其他常用电容器相比有什么显著特征？图图13134242的电容器上标的的电容器上标的“0.002F0.002F，400V”400V”指的是指的是什么？什么？电电容容器器固定电容器固定电容器可变电容器可变电容

13、器聚苯乙烯电容器聚苯乙烯电容器电解电容器电解电容器纸质电容器纸质电容器陶瓷电容器陶瓷电容器+-常用电容器常用电容器（正负极不能反接）（正负极不能反接）电容器的最大耐压值电容器的最大耐压值击穿电压：击穿电压：额定电压：额定电压：电容器长期工作所电容器长期工作所能承受的最大电压能承受的最大电压额定电压低于击穿电压额定电压低于击穿电压（二）电容器运用时应留意的问题（二）电容器运用时应留意的问题1 1、电容器的击穿电压：、电容器的击穿电压：加在电容器两极板上的电压不能超过某一加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极

14、限电压称为击穿电压。容器损坏，这个极限电压称为击穿电压。2 2、电容器的额定电压：、电容器的额定电压：电容器正常工作时的最大电压电容器正常工作时的最大电压 额定电压低于击穿电压额定电压低于击穿电压3 3、电解电容器正负极不能接反，不能接沟、电解电容器正负极不能接反，不能接沟通电。通电。指出图中铭牌的含义指出图中铭牌的含义【例题【例题1】如图所示】如图所示,平行金属板平行金属板A、B组成的电组成的电容器容器,充电后与静电计相连充电后与静电计相连.要使静电计指针张要使静电计指针张角变大角变大,下列措施中可行的是下列措施中可行的是:A.将将A板向上移动板向上移动B.将将B板向右移动板向右移动C.将将

15、A、B之间充溢电介质之间充溢电介质D.将将A板放走部分电荷板放走部分电荷AB【例题例题2】对于给定的电容器，在描述对于给定的电容器，在描述电容量电容量C、带电量带电量Q、两板间电势差、两板间电势差U的相互关系中，的相互关系中，下列图下列图116中正确的是中正确的是()ACE 如图所示，如图所示，A A、B B为两块竖直放置为两块竖直放置的平行金属板，的平行金属板，G G是静电计，电键是静电计，电键K K合合上后，静电计指针张开一个角度。下上后，静电计指针张开一个角度。下述哪些做法可使指针张角增大？述哪些做法可使指针张角增大？()A A、使、使A A、B B两板靠近些；两板靠近些；B B、使、使

16、A A、B B两板正对面积错开些；两板正对面积错开些；C C、断开、断开K K后，使后，使B B板向右平移拉开一板向右平移拉开一些；些；D D、断开、断开K K后，使后，使A A、B B正对面错开些。正对面错开些。CDCD【例题例题3】2 2、有一正充电的平行板电容器，若使它的、有一正充电的平行板电容器，若使它的电荷量削减电荷量削减 310-4C 310-4C，其电压降为原来的，其电压降为原来的三分之一，则电容器原来的带电量可能是三分之一，则电容器原来的带电量可能是4.5104.510-4-4C C3 3、连连接接在在电电池池两两极极上上的的平平行行板板电电容容器器，当两极板间的距离减小时当两

17、极板间的距离减小时A.A.电容器的电容电容器的电容C C变大变大B.B.电容器极板的带电量电容器极板的带电量Q Q变大变大C.C.电容器两极间的电势差电容器两极间的电势差U U变大变大D.D.电容器两极板间的电场强度电容器两极板间的电场强度E E变大变大 ABD3.3.一平行板电容器的两个极板分别与一电源的正负极一平行板电容器的两个极板分别与一电源的正负极一平行板电容器的两个极板分别与一电源的正负极一平行板电容器的两个极板分别与一电源的正负极相连相连相连相连,在保持开关闭合的状况下在保持开关闭合的状况下在保持开关闭合的状况下在保持开关闭合的状况下,将电容器两极板间的距将电容器两极板间的距将电容

18、器两极板间的距将电容器两极板间的距离增大离增大离增大离增大,则电容器的电容则电容器的电容则电容器的电容则电容器的电容C,C,电容器所带电量电容器所带电量电容器所带电量电容器所带电量QQ和极板间和极板间和极板间和极板间的电场强度的电场强度的电场强度的电场强度E E的变更状况是的变更状况是的变更状况是的变更状况是 A.C,Q,E A.C,Q,E都渐渐增大都渐渐增大都渐渐增大都渐渐增大 B.C,Q,E B.C,Q,E都渐渐减小都渐渐减小都渐渐减小都渐渐减小 C.C,Q C.C,Q渐渐减小渐渐减小渐渐减小渐渐减小,E,E不变不变不变不变 D.C,E D.C,E渐渐减小渐渐减小渐渐减小渐渐减小,Q,Q不

19、变不变不变不变A AB B在上题中在上题中在上题中在上题中,待电容器充电后将开关断开待电容器充电后将开关断开待电容器充电后将开关断开待电容器充电后将开关断开,再将电容器两再将电容器两再将电容器两再将电容器两极板间距离渐渐增大极板间距离渐渐增大极板间距离渐渐增大极板间距离渐渐增大,则电容器的电容则电容器的电容则电容器的电容则电容器的电容C,C,极板间的电极板间的电极板间的电极板间的电压压压压U U和极板间的电场强度和极板间的电场强度和极板间的电场强度和极板间的电场强度E E的变更状况是的变更状况是的变更状况是的变更状况是A.CA.C变小变小变小变小,U,U变大变大变大变大,E,E不变不变不变不变

20、 B.C B.C变小变小变小变小,U,E,U,E均变大均变大均变大均变大C.CC.C变大变大变大变大,U,U变小变小变小变小,E,E不变不变不变不变 D.C D.C变小变小变小变小,U,U不变不变不变不变,E,E变小变小变小变小4.4.一平行板电容器充电后与电源断开一平行板电容器充电后与电源断开一平行板电容器充电后与电源断开一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地负极板接地负极板接地负极板接地,在两在两在两在两极板间有一正电荷极板间有一正电荷极板间有一正电荷极板间有一正电荷(电量很小电量很小电量很小电量很小)固定在固定在固定在固定在P P点点点点.如图所示如图所示如图所示如图所示,用用用用E

21、 E表示两极板间场强表示两极板间场强表示两极板间场强表示两极板间场强,U,U表示电容器的电压表示电容器的电压表示电容器的电压表示电容器的电压,表示正电荷在表示正电荷在表示正电荷在表示正电荷在P P点的电势能点的电势能点的电势能点的电势能,若保持负极板不动若保持负极板不动若保持负极板不动若保持负极板不动,将正极板移到图中虚将正极板移到图中虚将正极板移到图中虚将正极板移到图中虚线所示的位置线所示的位置线所示的位置线所示的位置,则则则则A.UA.U变小变小变小变小,E,E不变不变不变不变 B.EB.E变大变大变大变大,不变不变不变不变C.UC.U变小变小变小变小,不变不变不变不变 D.UD.U不变不

22、变不变不变,不变不变不变不变(1)(1)电容器充电后电容器充电后电容器充电后电容器充电后保持和电源连接保持和电源连接保持和电源连接保持和电源连接U U不变不变不变不变C C减小减小减小减小d d增大增大增大增大E=U/dE=U/d减小减小减小减小Q=UCQ=UC减小减小减小减小C C增大增大增大增大Q=UCQ=UC增大增大增大增大s s增大增大增大增大E=U/dE=U/d不变不变不变不变(2)(2)电容器充电后电容器充电后电容器充电后电容器充电后断开和电源连接断开和电源连接断开和电源连接断开和电源连接QQ不变不变不变不变d d增大增大增大增大C C减小减小减小减小U=Q/CU=Q/C增增增增大

23、大大大E=U/dE=U/ds s增大增大增大增大C C增大增大增大增大U=Q/CU=Q/C减减减减小小小小E=U/dE=U/d两类常见问题两类常见问题(推断推断C、U、Q、E的变更）的变更）不变不变减小减小 【例题【例题2 2】平行板电容器保持与直流电源】平行板电容器保持与直流电源两极连接，充电平衡后，两极板间的电两极连接，充电平衡后，两极板间的电压为压为U U，电荷量为，电荷量为Q Q，两极板间场强为，两极板间场强为E E，电容为，电容为C,C,现将两极板间距离减小，则现将两极板间距离减小，则引起变更的状况是引起变更的状况是()()A.Q A.Q变大变大 B.C B.C变大变大 C.E C.

24、E不变不变 D.U D.U变小变小探讨探讨:上题中上题中,假如电容器充电平衡后与电假如电容器充电平衡后与电源断开，将两板间距离减小，则引起变源断开，将两板间距离减小，则引起变更状况是更状况是()()A.Q A.Q变大变大 B.C B.C变大变大 C.E C.E不变不变 D.U D.U变小变小ABBCD 例例2 平行板电容器下板接地，两板平行板电容器下板接地，两板与电源相连，与电源相连，b b为正中心的点，将为正中心的点，将不带电的厚金属板插入两板正中间不带电的厚金属板插入两板正中间的如图所示位置后，的如图所示位置后，a a、b b、c c三点三点场强及电势变更状况为：场强及电势变更状况为：()

25、()A A、E=E E=E 且均增大，且均增大，E E减为零；减为零；B B、U U U U U U ，且三点电势均减小；，且三点电势均减小；C C、E=E E=E 且不变，且不变，E E减为零；减为零；D D、U U U U U U ，且，且U U减小，减小，U U 不变，不变，U U 增大。增大。AD 如图所示，在平行板电容器正如图所示，在平行板电容器正中有一个带电微粒。中有一个带电微粒。K K闭合时，该闭合时，该微粒恰好能保持静止。在微粒恰好能保持静止。在保持保持K K闭合；闭合；充电后将充电后将K K断开；两种状断开；两种状况下，各用什么方法能使该带电微况下，各用什么方法能使该带电微粒

26、向上运动打到上极板？粒向上运动打到上极板？A.A.上移上极板上移上极板M M B.B.上移下极板上移下极板N N C.C.左移上极板左移上极板M M D.D.把下极板把下极板N N接地接地 K KM MN N答案：答案：选选B B，选选C C。例例3 传感器是把非电学里（如速度、传感器是把非电学里（如速度、温度、压力等）的变更转换成电学里温度、压力等）的变更转换成电学里变更的一种测定液面高度的电容式传变更的一种测定液面高度的电容式传感器的示意图，金属芯线与导电液体感器的示意图，金属芯线与导电液体形成一个电容器，从电容形成一个电容器，从电容C大小的变大小的变更就能反映液面的升降状况，两者的更就能

27、反映液面的升降状况，两者的关系是（关系是（）AC增大表示增大表示h增大增大 BC增大表示增大表示h减小减小 CC减小表示减小表示h减小减小 DC减小表示减小表示h增大增大导电液体金属芯线电介质AC例例4间距间距d正对正对面积面积s电介质电介质电容电容C C随两板间距离的增大而减小，随两板间距离的增大而减小，减小而增大；减小而增大；电容电容C C随正对面积的增大而增大，随正对面积的增大而增大，减小而减小；减小而减小；电容电容C C随电介质的介电常数的增大而增大，随电介质的介电常数的增大而增大，减小而减小。减小而减小。例2.有一个充电的平行板电容器,两极板间的电压为3v，为使它的电荷量削减310-

28、4C,于是电容器两极板间的电压降为原来的1/3，则此时电容的电容为多少F?电容器原来的带电量为多少C?若两极板的电荷全部放掉,电容器的电容是多少?电容器放电过程中电容器放电过程中电流随时间变更的图像电流随时间变更的图像1 1、在图中画一个狭长矩形，它、在图中画一个狭长矩形，它的面积的物理意义是什么？的面积的物理意义是什么？电荷量电荷量2 2、怎样依据图像计算电容器在、怎样依据图像计算电容器在全部放电过程中释放的电荷量？全部放电过程中释放的电荷量？图像与坐标轴间的面积图像与坐标轴间的面积 40 40格格 Q=3.210-3C Q=3.210-3C 3 3、依据以上数据估算出的电容是多少？、依据以

29、上数据估算出的电容是多少？C=410-4F C=410-4F电电容容器器电电容容CQ/U=U/Q，C不由不由Q、U决定决定电容电容CS/4kd,C由由、S、d电容器自身因素决定电容器自身因素决定电容：描述电容器容纳电荷的本领电容：描述电容器容纳电荷的本领单位：法拉单位：法拉符号：符号：F1F1C/V1F106F1012pF电容器：任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体，组成一电容器：任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体，组成一个电容器个电容器电容器电容器电容器分类：固定电容器和可变电容器电容器分类：固定电容器和可变电容器充电：电源能量充电：电源能量电场能电场能放电：电场能放电：电场能其他形式能其他形式能

30、电容器所带电荷量：每一极板所带电荷量的绝对值电容器所带电荷量：每一极板所带电荷量的绝对值1.电容：表示电容器容纳电荷本事的物理电容：表示电容器容纳电荷本事的物理量。定义式量。定义式3.常见电容器：纸质电容器、电解电容器、常见电容器：纸质电容器、电解电容器、可变电容器、平行板电容器。电解电容可变电容器、平行板电容器。电解电容器连接时应留意其器连接时应留意其“+”、“-”极。平行板电极。平行板电容器容器2.平行板电容器的电容：平行板电容器的电容：4.电容器的充电和放电电容器的充电和放电一、电容、电容器一、电容、电容器思索题：思索题：平行板电容器充电后，接着保持电容平行板电容器充电后，接着保持电容器

31、的两极板与电源相连，在这种状况下，如增大两器的两极板与电源相连，在这种状况下，如增大两板间距板间距d,则板间电势差则板间电势差U、电容器所带电量、电容器所带电量Q，板，板间场强间场强E各如何变更？各如何变更？平行板电容器充电后，切断与电源的连接。在这平行板电容器充电后，切断与电源的连接。在这种状况下，如增大种状况下，如增大d，则，则U、Q、E各如何变更？各如何变更？电容器与电源相连，电容器两板间电势差电容器与电源相连，电容器两板间电势差U U不变。不变。充电后，切断电容器与电源的连接，电容器所带电充电后，切断电容器与电源的连接，电容器所带电荷量荷量Q Q不变。不变。提示：提示：+-QQ+Q+Q

32、U U2电容器的充放电电容器的充放电电容器的放电电容器的放电放电后放电后,两极板就不再两极板就不再有电场和电势差有电场和电势差,充电后充电后,两极板间就有电场两极板间就有电场,电势差电势差U.电容器有储存电荷和电场能的本事电容器有储存电荷和电场能的本事.电容器的充电容器的充电电电场能转化为其它形式的能电场能转化为其它形式的能.三三 平行板电容器的电容平行板电容器的电容思索思索 怎样使电容器所带的电荷量不变？怎样使电容器所带的电荷量不变？将电容器充电后与电源断开将电容器充电后与电源断开由由 得：当得：当Q Q不变时，不变时，C C的变化可由的变化可由U U的变化反映出来，例如：的变化反映出来，例如：U U变大时，表示变大时，表示C C一定减小了。一定减小了。怎样测电容器两极板间的电势差的大小？怎样测电容器两极板间的电势差的大小？