人教版必修三10.4 电容器的电容 课件（28张PPT）

(共28张PPT)
第十章 04.电容器的电容
演示实验
（1）闭合开关S1，请观察现象；
（2）等待一会，断开S1，暂短闭合S2，请观察现象。
思考：它内部的构造是怎样的？
它们的构造有什么共同点？
绝缘纸
导电纸
导电纸
莱顿瓶（1746年 荷兰 ）
拆开的纸质电容器
任务一：认识电容器
一、电容器
在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（空气也是一种电介质），就构成了一个最简单的电容器，叫做平行板电容器。
1、定义
极板
（导体）
电介质
（绝缘体）
平行板电容器
导线
2、构造
两个彼此绝缘又相距很近的导体
任务一：认识电容器
思考：电容器“装进”电荷？
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
两板分别带等量异种电荷，每个极板带电量的绝对值叫电容器的带电量
正极板
负极板
充电过程有短暂的电流
3、带电量
思考：
电容器“装进”电荷量？
任务二：认识电容器的充放电过程
一.电容器
1.定义：电容器是储存电量和电能（电势能）的元件。
2.构造：
平行板电容器：在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质就组成一个最简单的电容器，叫作平行板电容器。
金属板 电容器的两个极板
绝缘物质 电介质（空气也是电介质）
任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电容器。（人和大地，用电器外壳与机芯，高压线与地面……）
3.电路图符号： 在直流电路中相当于断路。
二.电容器的工作原理
1.电容器的充电：
把电容器的两个极板和电池的正负极相连，两个极板分别带上等量的异种电荷的过程叫充电。
①充电时有短暂的充电电流，方向由电源正极流向电容器正极板（流向正极板）。
②由于静电感应两个极板总是带等量异种电荷，每块极板带电量的绝对值Q叫电容器的带电量。
③充电时Q增大、U增大、
E增大，电源的电能转化
为电场能。充满后均不再
变化。
+ + + + + + + +
- - - - - - - -
+Q
-Q
二.电容器的工作原理
2.电容器的放电：
把充电后的电容器两极板接通，极板上的电荷中和，电容器不再带电，这个过程叫放电。
①放电时有短暂的放电电流，方向由电容器的正极板流向电容器的负极板（正极板流出）。
②放电时Q减小到0、U减小到0、E减小到0，电场能转化为其它形式的能。
③放电的本质是正负电荷
中和的过程。
问题：
充放电时电流恒定吗？
+ + + + + + + +
- - - - - - - -
+Q
-Q
I-t图像下包含的面积表示放电的电量
数小方格个数可以估算放电电量的大小。
精确的实验表明，一个电容器所带的电荷量Q与两极板之间的电势差U之比是不变的。不同的电容器，这个比一般是不同的，可见电荷量Q与电势差U之比表征了电容器储存电荷的特性。
三.电容
1.定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U之比，叫作电容器的电容，用C表示。
注意：比值法定义，C与Q、U均无关。
2.物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量
3.定义式：
4.单位：法拉，简称法，符号F，常用单位微法（ F）和皮法（pF）
1 F=1×10-6F，1pF=1×10-12F
三.电容
电容器的电容在数值上等于使两极板间的电势差为1V时电容器需要带的电荷量，电荷量越多，表示电容器的电容越大。这类似于用不同的容器装水。如图，要使容器中的水深都为1cm，横截面积大的容器需要的水多。
+ + + +
- - - -
+Q
-Q
1V
+ + + + + + + +
- - - - - - - -
+2Q
-2Q
1V
三.电容
5.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，电介质将被击穿，电容器损坏。
6.额定电压：电容器外壳上标的工作电压，这个数值比击穿电压低。
注意：电容器工作时所加的电压应小于额定电压，否则电容会击穿（烧坏）
问题：既然电容与Q、U均无关，那与什么有关呢？
已知条件：电容器充电后Q不变，C=Q/U或者Q=CU
现象：S减小，静电计张角增大
分析：张角增大说明U增大，故C减小。
结论： S减小，C减小即
已知条件：电容器充电后Q不变，C=Q/U或者Q=CU
现象：d增大，静电计张角增大
分析：张角增大说明U增大，故C减小。
结论：d增大，C减小即
已知条件：电容器充电后Q不变，C=Q/U或者Q=CU
现象：插入介质，静电计张角减小
分析：张角减小说明U减小，故C增大。
结论：εr增大，C增大即
S为正对面积，d为极板间距，εr为相对介电常数，k为静电力常量
四.平行板电容器的电容
1.决定式：
2.几种常用电介质的相对介电常数
空气的相对介电常数与1十分接近，研究中，空气对电容的影响一般可以忽略。
五.常见电容器
1.固定电容器
聚苯乙烯电容器
电解电容器。
2.可变电容器
电介质 空气 煤油 石蜡 陶瓷 玻璃 云母 水
εr 1.0005 2 2.0~2.1 6 4~11 6~8 81
例1.有人用下图描述某电容器充电时，其电荷量Q、电压U、电容C之间的相互关系，请判断它们的正误，并说明理由。
例2.关于电容，下列说法中正确的是 （ ）
A．电容器的极板上带电量越大，这只电容器的电容就越大
B．电容器的极板间电压越大，这只电容器的电容就越大
C．如果电容器两极板上没有带电，它的电容为零
D．对某一个电容器来说，两板间的电势差随所带电量的增加而增加
D
例3.某同学利用如图所示的实验电路观察电容器的充、放电现象，下列正确的是（　　）
A．把开关S接1，电压表和电流表示数均逐渐增大
B．把开关S先接1再断开，断开后电压表示数立即变为零
C．电容器充电与放电过程，通过电流表的电流方向相同
D．电容器放电过程，电压表和电流表示数均逐渐减小
D
例4.很多手机的指纹解锁功能利用了电容式指纹识别技术。如图所示，指纹识别传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，指纹的凸起部分（叫“嵴”）及凹下部分（叫“峪”）与这些小极板形成大量大小不同的电容器．传感器给所有的电容器充电达到某一电压值后，电容器放电，根据放电快慢的不同来探测嵴和峪的位置，从而形成指纹图象数据，则（　　）
A．沾水潮湿的手指不会影响正常解锁
B．极板与指纹“嵴”部分形成的电容器电容较大
C．极板与指纹“峪”部分形成的电容器放电较慢
D．用打印好的指纹照片覆盖在传感器上面也能够实现指纹解锁
B
例5.如图所示是一种通过测量电容器电容的变化，检测液面高低的仪器原理图，电容器的两个电极分别用导线接到指示器上，指示器可显示出电容的大小，下列关于该仪器的说法中正确的是（　　）
A．金属芯线粗细决定电容的大小
B．芯柱外套的绝缘管越厚，该电
容器的电容越大
C．该仪器中电容的两个电极分别
是芯柱和电介质
D．指示器显示出电容增大了，则
电容器中液面升高了
D
例6.研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．实验前，用丝绸摩擦过的玻璃棒与电容器a板接触，可使电容器a板带正电
B．实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小
C．实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大
D．实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大
A
例7.在如图所示的电路中，P、Q为平行板电容器两个极板，G为静电计，开始时开关K闭合，静电计G的指针张开一定的角度。下列说法正确的是（　　）
A．保持开关K闭合，将P向左移动少许，G的指针张开的角度变大
B．保持开关K闭合，将P向下移动少许，G的指针张开的角度变小
C．断开开关K，将P向左移动少许，G的指针张开的角度变大
D．断开开关K，在P、Q之
间插入陶瓷板，G的指针张
开的角度变大
C
例8.在“用传感器观察电容器的充电和放电”实验中（电路图如图甲），一位同学使用的电源电动势为10V，测得放电的I-t图象如图乙所示。
（1）若按“四舍五入”法，根据“I-t图线与两坐标轴包围面积”，试计算电容器全部放电过程的放电量为___________ ；（保留3位有效数字）
（2）根据以上数据估算电容器的电容值为___________。（保留3位有效数字）
3.36×10-3C
3.36×10-4F
例9.有一充电的平行板电容器，两板间电压为3V，现使它的电荷量减少3×10-4C，于是电容器两板间的电压降为原来的1/3 ，此电容器的电容是多大？电容器原来的带电荷量是多少？若电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容是多大？
答案:150μF 4.5×10－4C 150μF