10.4电容器的电容课件-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（共26张ppt）

(共26张PPT)
10.4.2 电容器的电容
10.4 电容器的电容
学习目标
1
2
3
了解平行板电容器电容公式，及影响平行板电容器大小的因素
知道电容器和平行板电容器的概念，掌握电容器的充、放电现象
理解电容的定义、公式、单位、物理意义
4
会分析平行板电容器的动态变化（难点：电势变化）
我想制造一个容量较大的电容器，该怎么做？
问题与思考
电容器的电容跟哪些因素有关？
一·、探究影响平行板电容器电容的因素
1、实验结果表明：平行板电容器两极板间的正对面积S越大，电容C越大；极板间距离d越大，电容C越小；插入电介质电容C增大
2、平行板电容器的电容公式：
两极板间距离
两极板正对面积
静电力常量
介电常数
真空 =1
实验公式
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越大
平行板电容器的电容大小的决定因素探究
方法：控制变量
充电后断开S，电荷量Q恒定
C和d成反比
C与S成正比
C与εr成正比
相对介电常数
正对面积
静电力常量
两极板间的距离
（平行板电容器）
电容器的电容是电容器本身的结构决定，与是否带电或与带电量的多少无关。
实验结论
二．平行板电容器的电容
几种电介质的介电常数
电介质 空气 石蜡 陶瓷 玻璃 云母
介电常数 1.0005 2.0~2.1 6 4~11 6~8
例　2工厂在生产纺织品、纸张等绝缘材料时为了实时监控其厚度，通常要在生产流水线上设置如图所示传感器。其中A、B为平行板电容器的上、下两个极板，上下位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极上。当流水线上通过的产品厚度增大时，下列说法正确的是(　　)
A．平行板电容器的电容减小
B．A、B两板间的电场强度增大
C．A、B两板上的电荷量变小
D．有电流从b向a流过灵敏电流计
D
2． 如图所示，已充电的平行板电容器两极板正对，极板A与静电计相连，极板B接地。若将极板B稍向上移，则(　　)
A．电容器的电容变大
B．电容器所带的电荷量变大
C．两极板间电场的电场强度不变
D．静电计指针偏转的角度变大
答案：D　
3.如图所示，把一个平行板电容器与一个静电计相连后，给电容器带上一定电荷量，静电计指针的偏转指示出的电容器两板间的电势差，现保持极板Ｍ不动，而要使静电计指针的偏角增大，可采用的办法是（　　）
　A.N板向右移一些
　B.N板向左移一些
　C.N板向上移一些
　D.在MN板间插入电介质
BC
N
M
三.常用电容器
1.固定电容器：
①聚苯乙烯电容器
②电解电容器 ：
注意：正负极不能接反，不能接交流电
3.参数
①击穿电压:击穿电解质的电压
U额低于U穿
2.可变电容器:
②额定电压:正常工作时的最高电压
例题、一个已充电的电容器，若使它的电荷量减少1.5×10-4 C，则其电压减小为原来的三分之二，则（　　）
A．电容器原来的带电荷量为9×10-4 C
B．电容器原来的带电荷量为4.5×10-4 C
C．电容器原来的电压为1 V
D．电容器的电容变为原来的三分之一
B
电容式传感器
传感器是将所感受到的一种非电学物理量转换成便于检测的电学物理量的器件。常用于检测和自动控制。
导电液体
电介质
金属芯线
h
电介质
极板
极板
x
θ
动片
定片
待测压力F
固定电极
可动电极
课堂练习
1.传感器是把非电学量（如速度、温度、压力等）的变化转换成电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用。如图所示是一种测定液面高度的电容式传感器的示意，金属芯线与导电液体形成一个电容器，从电容C大小的变化就能反映液面的升降情况，两者的关系是（　　）
　A.C增大表示h增大
　B.C增大表示h减小
　C.C减小表示h减小
　D.C减小表示h增大
AC
导电液体
金属芯线
电解质
h
2．(多选)如图所示为某一机器人上的电容式位移传感器工作时的简化模型图。当被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动，连接电容器的静电计会显示电容器电压的变化，进而能测出电容的变化，最后就能探测到物体位移的变化，若静电计上的指针偏角为θ，则被测物体 (　　)
A．向左移动时，θ增大　　
B．向右移动时，θ增大
C．向左移动时，θ减小
D．向右移动时，θ减小
BC
3．传感器在各种领域中有着广泛应用，是自动控制设备中不可缺少的元件。如图所示为几种电容式传感器，其中通过改变电容器极板间距而引起电容变化的是(　　)
C
从电容器的包装上我们可以得到该电容的那些信息
电容器的主要性能指标
电容量
额定电压
工作电压≤额定电压<击穿电压
例4. 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 (　　)
一、电容器充放电问题
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
BC
1.主要的理论公式
（1）、平行板电容器的电容C与板距d、正对面积S、
介质介电常数ε间的关系
（2）、平行板电容器内部是匀强电场,所以场强
（3)、电容器所带电荷量：
四、平行板电容器的动态分析
E=U/d
Q=CU.
电容器始终连接电源
平行板电容器的动态分析
平行板电容器的d、S或者 发生变化时，电容C会变化。进而Q、U、E、 随之变化。具体分析方法如下：
U不变
Q与C同变化
电容器充电后断开电源
Q不变
U与C反变化
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
－ － － － － －
＋Q
－Q
例3、如图所示，用电池对电容器充电，电路a、b之间接有一灵敏电流表，两极板之间有一个电荷q处于静止状态。现将两极板的间距变大，则（　　）
　A.电荷将向上加速运动
　B.电荷将向下加速运动
　C.电流表中将有从a到b的电流
　D.电流表中将有从b到a的电流
BD
1.水平放置的平行板电容器与一电池相连，在电容器的两板间有一带正电的质点处于静止状态，现将电容器两板间的距离增大，则( 　　)
A.电容变大，质点向上运动
B.电容变大，质点向下运动
C.电容变小，质点保持静止
D.电容变小，质点向下运动
Ｄ
课堂练习
2.一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两极板间有一正电荷（电量很小）固定在P点。如图所示，用E表示两极板间场强，U表示电容器的电压，EP表示正电荷在P点的电势能，若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，则（　　）
　A.U变小，E不变
　B.E变大， EP不变
　C.U变小，EP不变
　D.U不变，EP不变
AC
＋
P
－
3、如图所示，平行板电容器经开关S与电池连接，a处有一电荷量非常小的点电荷，S是闭合的，φa表示a点的电势，F表示点电荷受到的电场力.现将电容器的B板向下稍微移动，使两板间的距离增大，则（ ）
A．φa变大，F变大
B．φa变大，F变小
C．φa不变，F不变
D．φa不变，F变小