电容器的电容教学课件 2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.pptx

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1、人教版必修三第十章静电场中的能量构建情境，引发思考构建情境，引发思考【观察与思考】【观察与思考】【观察与思考】【观察与思考】构建情境，引发思考构建情境，引发思考一、电容器一、电容器最早的电容器莱顿瓶：锡箔-玻璃-锡箔一、电容器一、电容器1.定义：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体组成一个电容器。2.平行板电容器：由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）构成。3.结构：4.符号：5.带电特点：两极板电荷等量异号，分布在相对的两板内侧。（“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，d为板间距。一、电容器一、电容器构成。中间空气绝缘

2、，人是导体且靠很近。任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都能构成电容器。一、电容器一、电容器7 7、观察电容器的充、放电现象观察电容器的充、放电现象（1 1）电容器的充电：）电容器的充电：将电容器两个极板将电容器两个极板带上等量异种电荷带上等量异种电荷的过程，叫电容器的充电。的过程，叫电容器的充电。U+-Q+Q-G两极间有两极间有电场电场电容器充电的过程中，两极板的电荷量增加，极板间的电容器充电的过程中，两极板的电荷量增加，极板间的电场强度增大，电源的能量不断储存在电容器中。电场强度增大，电源的能量不断储存在电容器中。充电完成后两板分充电完成后两板分别带别带等量异种电荷等量异种电荷，每个极板每个极

3、板带电量的带电量的绝对值绝对值叫电容器的叫电容器的带电量带电量正正极板极板负负极板极板有短暂电流产生有短暂电流产生一、电容器一、电容器（2 2）电容器的充电特点：）电容器的充电特点：将电容器两个极板将电容器两个极板带上等量异种电荷带上等量异种电荷的过程，叫电容器的充电。的过程，叫电容器的充电。U+-Q+Q-GQ、U、E稳定后不变稳定后不变（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。充电充电完成后：完成后：一、电容

4、器一、电容器（3）电容器的放电：用导线将充电后的电容器两极接通，两极失去电荷的过程，叫电容器的放电。放电的过程中，电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。+Q+QUG有短暂电流产生一、电容器一、电容器（4 4）电容器的放电特点：）电容器的放电特点：用导线将充电后的电容器两极接通，两极失去电荷的过程，叫电容器用导线将充电后的电容器两极接通，两极失去电荷的过程，叫电容器的放电。的放电。+Q+QUGQ、U、E稳定后均为零稳定后均为零（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

5、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：一、电容器一、电容器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图图像像二、电容二、电容在电容器充电的实验中，电容器所带的电荷量增加时，电容器两极板之间在电容器充电的实验中，电容器所带的电荷量增加时，电容器两极板之间的电势差也增大的电势差也增大演示：电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系演示：电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系把开关把开关S1接接2，使另一个相同但不带电的电容，使另一个相同但不带电的电容器器B跟跟A并联，可看到电压表示数变为原来的一半；并联，可看到电压表示数变为

6、原来的一半；断开开关断开开关S1，闭合开关，闭合开关S2，让，让B的两极板完全放电，的两极板完全放电，随后再断开开关随后再断开开关S2，把，把B和和A并联，电压表示数再并联，电压表示数再次减少一半次减少一半把开关把开关S1接接1，用几节干电池串联后给，用几节干电池串联后给A充电，可以看到充电，可以看到A充电后两极板具有一定充电后两极板具有一定的电压。的电压。一个电容器所带的电荷量一个电容器所带的电荷量Q与两极板之间的电势差与两极板之间的电势差U之比是不变的。之比是不变的。二、电容二、电容类比法：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

7、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，那么如何反映电容器容纳电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？荷的本领大小呢？二、电容二、电容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？大胆猜想二、电容二、电容4.物理意义：描述电容器容纳电荷的本领。电容越大，表明在相同电势差情况下，电容器所带的电荷越多。1.定义：电容器所带电量Q与电容器两极板间电势

8、差 U 的比值，叫电容器的电容。用C表示;2.定义式：3.单位：法拉（F）1F=1C/V 1F=106F=1012pF电容C与电荷量Q成正比与电压U成反比吗？在数值上等于使电容器两极板间的电势差增加1V所需要增加的电荷量。二、电容二、电容UQOABQU可见：电容器的电容也等于电荷量的变化量与板间电压的变化量的比值。画出Q-U图像，曲线斜率表示电容。画出同一电容器的带电量Q 随板间电压U 的变化图线，图线的斜率表示什么物理量？二、电容二、电容5 5、电容器使用时应注意的问题电容器使用时应注意的问题1.电容器的电容器的击穿电压击穿电压：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

9、将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，电容器损坏，这个极限电压称为击穿电压。被击穿，电容器损坏，这个极限电压称为击穿电压。2.电容器的电容器的额定电压额定电压：电容器正常工作时两极板上的最大电压。电容器外壳上电容器正常工作时两极板上的最大电压。电容器外壳上标的就是额定电压，它比击穿电压要低。标的就是额定电压，它比击穿电压要低。3.电解电容器的极性电解电容器的极性电解电容器在使用时电解电容器在使用时注意正负极注意正负极，长引脚为正极。，长引脚为正极。二、电容二、电容6.拓展学习：探究拓展学习：探究平行板电容器平行板电容器的的电容电容由哪些因素决由哪些因素决定定

10、构造：构造：两两块相距很近的平行金属板间夹上一层绝缘材料。块相距很近的平行金属板间夹上一层绝缘材料。特点：特点：两板内侧带等量异种电荷，均匀分布；两板内侧带等量异种电荷，均匀分布；板间形成板间形成“匀强电场匀强电场”。猜想：猜想：平行板电容器的电容跟哪些因素有关？平行板电容器的电容跟哪些因素有关？电容与两板电容与两板正对面积正对面积S 有关有关电容与电容与板间距离板间距离d 有关有关电容与电容与电介质电介质有关有关控控制制变变量量法法二、电容二、电容保证极板上的电荷量保证极板上的电荷量Q 不变，通过用静电计观察两板间电不变，通过用静电计观察两板间电势差势差U，来探究正对面积来探究正对面积S、两

11、板间距离、两板间距离d、电介质对其、电介质对其影响影响。正对面积正对面积S对电容对电容C的影响的影响正对面积正对面积S两板间电势差两板间电势差U电容电容C关系关系S S U U C C C S7.实验：探究实验：探究平行板电容器平行板电容器的的电容电容由哪些因素决定由哪些因素决定二、电容二、电容保证极板上的电荷量保证极板上的电荷量Q 不变，通过用静电计观察两板间不变，通过用静电计观察两板间电势差电势差U，来探究正对面积来探究正对面积S、两板间距离、两板间距离d、电介质对、电介质对其影响其影响。板间距板间距d两板间电势差两板间电势差U电容电容C关系关系d d U U C C 板间距板间距d对电容

12、对电容C的影响的影响7.实验：探究实验：探究平行板电容器平行板电容器的的电容电容由哪些因素决定由哪些因素决定二、电容二、电容保证极板上的电荷量保证极板上的电荷量Q 不变，通过用静电计观察两板间不变，通过用静电计观察两板间电势差电势差U，来探究正对面积来探究正对面积S、两板间距离、两板间距离d、电介质、电介质对其影响对其影响。电介质电介质两板间电势差两板间电势差U电容电容C关系关系有机玻璃板有机玻璃板有机玻璃板有机玻璃板U C 电介质对电容电介质对电容C的影响的影响C r7.实验：探究实验：探究平行板电容器平行板电容器的的电容电容由哪些因素决定由哪些因素决定二、电容二、电容（1）平行板电容器平行

13、板电容器的电容公式：的电容公式：电介质的电介质的电介质的电介质的相对介电常数，真空相对介电常数，真空相对介电常数，真空相对介电常数，真空 r r=1=1两极两极两极两极板间板间板间板间的的的的距离距离距离距离两极板的两极板的两极板的两极板的正对面积正对面积正对面积正对面积几种常用电介质的相对介电常数几种常用电介质的相对介电常数决定式决定式适用平行板电容器电容的计算适用平行板电容器电容的计算8.平行板电容器的电容；二、电容二、电容类别类别定义式定义式决定式决定式适用适用范围范围所有电容器所有电容器，反映了电容器容纳电反映了电容器容纳电荷的本领荷的本领。平行板电容器，反映了平行板平行板电容器，反映

14、了平行板电容器的决定因素电容器的决定因素联系联系8.平行板电容器的电容；二、电容二、电容（1）固定电容器：）固定电容器：电容固定不变。电容固定不变。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）。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膜为电介质，（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）（用浸过电解液的纸做另一个极板）（正负极不能接反，不能接交流电正负极不能接反，不能接交流电）电解电容器及其符号电解电容器及其符号聚苯乙烯电容器及其符号聚苯乙烯电容器及其符号9.常用

15、电容器二、电容二、电容（2）可变电容器：）可变电容器：电容大小可变。电容大小可变。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；空气为电介质。做动片；空气为电介质。通过改变两极间的正对面积或距离来改变电容。通过改变两极间的正对面积或距离来改变电容。可变电容器及其符号9.常用电容器二、电容二、电容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

16、持不变。保持不变。9.平行板电容器动态分析二、电容二、电容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9.平行板电容器动态分析典例训练典例训练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，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，电源即给电容器充电与它相连接的电路如图所示，接通开头，电源即给电容器充电()A A.保持接通，减小两极板间的距离，则两极板间的电场

17、强度减小保持接通，减小两极板间的距离，则两极板间的电场强度减小B B.保持接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电荷量增大保持接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电荷量增大C C.断开，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小断开，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小D D.保持接通，在两极板间插入一块介质，则极板间的电势差增大保持接通，在两极板间插入一块介质，则极板间的电势差增大如图所示，平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一带正电的小球悬挂在电容器内部，闭合S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为，下列说法中正确的是()A.保持S闭合，将A板向B板靠近，则增大B.保持

18、S闭合，将A板向B板靠近，则不变C.断开S，将A板向B板靠近，则增大D.断开S，将A板向B板靠近，则不变典例训练典例训练将平行板电容器接在电源两极间，电容器两极板间的带电尘埃恰好处将平行板电容器接在电源两极间，电容器两极板间的带电尘埃恰好处于静止状态。若将上极板缓慢地上移一些，其他条件不变，则（于静止状态。若将上极板缓慢地上移一些，其他条件不变，则（）A A电容器带电荷量变小电容器带电荷量变小B B电源中将有电流从正极流出电源中将有电流从正极流出C C尘埃将下落尘埃将下落D D电流计中将有电流通过，电流方向由电流计中将有电流通过，电流方向由baba典例训练典例训练 如图所示的电路中，一带电油滴静止在电容器中的P点。现仅将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则（）A油滴带正电 BP点的电势降低C静电计指针张角变大D电容器的电容值变大典例训练典例训练