物理人教版（2019）必修第三册10.4电容器的电容（共33张ppt）

(共33张PPT)
10.4电容器的电容
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如何“储存”电？
新知讲解
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任务一、认识平行板电容器
1.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——电介质，就构成了一个最简单的电容器，叫作平行板电容器。
绝缘介质
空气也是绝缘介质
任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都能构成电容器
极板
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h=1cm
h=2cm
V=1Sdm3
V=2Sdm3
与成正比
是定值：水桶截面积
任务二、平行板电容器的电容
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电容器带电与水桶盛水类比：
h=1cm
V=1Sdm3
V=4Sdm3
水桶越大，容纳水的本领越强
与无关
h=1cm
任务二、平行板电容器的电容
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容纳储存水
容纳储存电荷
电荷量Q
水量V
电势差U
水位差h
横截面S
电容C
+ + + + + + + + +
- - - - - - - - -
电容器
水容器
任务二、平行板电容器的电容
1.定义：电容器所带电量Q与电容器两极板间电势差U的比值，叫电容器的电容。用C表示;
2.定义式：
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。
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任务二、平行板电容器的电容
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。
3.单位：法拉（F）
1F=1C/ V 1F=106μF=1012pF
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任务二、平行板电容器的电容
微法
皮法
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任务三、平行板电容器的充放电
1、充电现象：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。
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2、放电现象：已经充电的电容器两极板上的电荷的中和过程，叫放电。
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一个电容器放电的I-t图像
Q=I1t1
I
t
I-t图像“面积”表示电荷量
I
t
I1
t1
（1）、电容器的击穿电压
3、电容器使用时应注意的问题
（2）、电容器的额定电压
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，这个极限电压称为击穿电压。
电容器正常工作时两极板上的最大电压。
电容器外壳上标的就是额定电压，它比击穿电压要低。
新知讲解
新知讲解
有机玻璃板
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
--
改变d
改变S
改变
电介质

多媒体实验室
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。
任务四、平行板电容器的电容大小影响因素
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保持电量Q不变时
平行板电容器的电容C
板间距离d；
正对面积S；
介电常数 r；
r=4
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
++
+
+
+
+
++
+
+
+
+
++
+
+
+
+
++
+
+
+
+
++
r=2
r=1
反比于
正比于
正比于
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d增加
C减小
Q=CU
Q减小
E=U/d
E减小
S减小
U不变
C减小
Q=CU
Q减小
E不变
E=U/d
电容器始终与电源连接，U保持不变。
任务五、平行板电容器动态分析
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C减小
U=Q/C
U增加
E不变
C减小
U=Q/C
U增加
E增加
电容器始终与电源断开，Q保持不变。
d增加
S减小
Q不变
新知讲解
动态分析：电势变化
A
B
+
-
如图，在电容器断开电源状态下，Q不变，改变两极板间距，E不变。
P
d
若负极板B接地（ B=0），则两板间电势处处为正。
移动正极板A，P点与零电势点距离（d）不变，由U=Ed知，P点电势不变。
B板上移，P点与零电势点距离（d）减小，P点电势减小，同理B板下移，P点电势增大。
新知讲解
d
动态分析：电势变化
A
B
+
-
若正极板A接地（ A=0），则两板间电势处处为负
移动负极板B，P点与零电势点距离（d）不变，由U=-Ed知，P点电势不变。
A板下移，P点与零电势点距离（d）减小，P点电势增大（因均为负值）。同理A板上移，P点电势减小。
P
如图，在电容器断开电源状态下，Q不变，改变两极板间距，E不变。
新知讲解
动态分析：电势变化
A
B
+
-
如图，在电容器连接电源状态下，U不变
P
d
若负极板B接地（ B=0），则两板间电势处处为正。P点电势 P=Ed。
正极板A上移，E减小，P点与负极板距离（d）不变，由 P=Ed知，P点电势减小。
正极板A下移，E增大，P点与负极板距离（d）不变，由 P=Ed知，P点电势增大。
新知讲解
动态分析：电势变化
A
B
+
-
如图，在电容器连接电源状态下，U不变
P
若负极板B接地（ B=0），则两板间电势处处为正。P点电势 P=U-U2。
负极板B上移，E增大，P点与正极板距离（d）不变，由U2=Ed知U2增大，P点电势减小。
负极板B下移，E减小，P点与正极板距离（d）不变，由U2=Ed知U2减小，P点电势增大。
d
U2
课堂练习
课堂练习
【例题】有一充电的平行板电容器，两板间电势差为3 V，现使它的电荷量减少3×10－4 C，于是电容器两板间的电势差降为原来的，则此电容器的电容是多大？电容器原来带的电荷量是多少？若将电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容是多大？
课堂练习
【练习】如图所示，某同学在用传感器观察电容器放电过程中发现，开始放电前电容器两级板间的电势差为8.0V，当电容器带的电荷量减少 C时，两级板间的电势差减小为6.0V，则实验所使用的电容器的电容是多少（　　）
A．
B．
C．
D．实验前后电容发生变化，无法确定
【正确答案】C
课堂练习
【练习】如图所示，闭合开关，电源对电容器充电。充电结束后，断开开关，用绝缘手柄增大电容器两极板之间的距离，则下列说法正确的是(　　)
A．充电过程中，有从A到B的电流通过电阻
B．充电过程中，有从B到A的电流通过电阻
C．断开开关后，电容器上极板带负电
D．断开开关后，电容器放电，极板上不再带电
【正确答案】B
课堂练习
【练习】据报道，我国每年心源性猝死案例高达55万，而心脏骤停最有效的抢救方式是尽早通过AED自动除颤机给予及时治疗。某型号AED模拟治疗仪器的电容器电容是15μF，充电至9kV电压，如果电容器在2ms时间内完成放电，则下列说法正确的是（ ）
A．电容器放电过程的平均电流强度为67.5A
B．电容器的击穿电压为9kV
C．电容器充电后的电量为135C
D．电容器充满电的电容是15μF，当放电完成后，电容为0
【正确答案】A
【练习】如图所示，四个图像描述了对给定的电容器充电时，电容器电量Q、电压U和电容C三者的关系。正确的图像有（　　）
A
B
C
D
【正确答案】CD
课堂练习
课堂练习
【练习】某电容器上标有“20μF 100V”，则（　　）
A．该电容器加的电压可以长时间高于100V
B．该电容器加上50V电压时，其电容为10μF
C．该电容器加上100V电压时，其所带电荷量为2×10﹣3C
D．该电容器最大电容为20μF，当其带电荷量较少时，电容小于20μF
【正确答案】C
新知讲解
【练习】（动态变化）用如图所示实验装置可以研究影响平行板电容器电容的因素。设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ。实验中，极板所带电荷量不变，下列判断正确的是（　）
A．若保持d不变，增大S，则θ变大
B．若保持S不变，增大d，则θ变大
C．若保持S、d不变，在两极板间插入一薄玻璃板，则θ变大
D．该实验采用的是等效替代法
新知讲解
【练习】两个较大的平行金属板A、B相距为d，分别接在电压为U的电源正、负极上，这时质量为m、带电荷量为-q的油滴恰好静止在两板之间，如图所示。在其他条件不变的情况下，如果将B板向下移动一小段距离，则该过程中（　　）
A．油滴将向上加速运动，电流计中的电流从b流向a
B．油滴将向下加速运动，电流计中的电流从a流向b
C．油滴静止不动，电流计中的电流从b流向a
D．油滴静止不动，电流计中的电流从a流向b
新知讲解
【练习】一平行板电容器充电后与电源断开，正极板接地，在两极板间有一正电荷（电荷量很小）固定在P点，如图所示，以E表示两极板间的场强，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变大
C．U变小，Ep不变 D．U不变，Ep不变
课堂小结