物理人教版（2019）必修第三册10.4 电容器的电容（共24张ppt）

(共24张PPT)
水
水杯
油
油壶
酒
酒瓶
饭
饭桶
电荷
电容器
（水）容量
（油）容量
（酒）容量
（饭）容量
电容（量）
容器
容器
容器
容器
容器
10.4 电容器的电容
一、电容器
1.定义：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，叫作平行板电容器。
极板
绝缘物质(电介质)
2.组成
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。
3.电路图符号：
4.作用：储存电荷
怎样把电荷“装”进去或“倒”出来？
5.电容器的充电与放电
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。
已经充电的电容器两极板上的电荷中和的过程，叫放电。
U
+ + + + + +
-Q
+Q
- - - - - - -
Q↑、U ↑、E ↑
稳定后不变
G
（1）两极板带等量异种电荷； （2）两极板间有与电源相等的电压；
（3）两极板间有匀强电场； （4）两极板间储存有电场能。
电能
电场能
充电完成后：
充电过程
放电过程
+ + + + + +
Q
+Q
U
G
↓Q↓、U ↓、E ↓
稳定后均为零
其他
电场能
（1）两极板带电量为0； （2）两极板间电压U=0；
（3）两极板间场强E=0； （4）两极板间无电场能。
放电完成后：
例1.(多)关于电容器的充、放电过程，下列说法中正确的是（ ）
A.充、放电过程中外电路有瞬间电流
B.充、放电过程中外电路有恒定电流
C.充电过程中电源提供的电能全部转化为内能
D.放电过程中电容器中的电场能逐渐减小
AD
例2.如图所示为研究电容器充放电实验的电路图，实验前，开关S是断
开的，电容器不带电。下列的操作过程中，正确的说法是（ ）
A.开关S接1，电容器上极板带负电
B.开关S接1稳定后，再断开S，电容器两极板
间有电场存在
C.开关S接1稳定后，再将S掷向2，通过电流传感器的电流方向向上
D.开关S接1稳定后，再将S掷向2，通过电阻R的电流方向向右
B
实验：用传感器观察电容器的放电过程
微元法: Q =I t
I-t图像“面积”
表示电荷量
实验：电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系
结论：
电容器的电荷量变为原来的一半时，其两极板间的电势差也变为原来的一半。
也就是说电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U成正比，即比值Q/U 是一个常量
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差U 的比值，叫电容器
的电容（capacitance）。用C表示;
2.定义式：
3.单位：法拉（F）
1F=1C/ V 1F=106μF=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
例3.(多)对于一给定的电容器，在如下图所示中，描述电容C、带电荷量Q、电压U之间的相互关系的图线中正确的是（ ）
CD
（1）加在电容器两极板上的电压不能超过某一个限度，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。
（2）电容器外壳上标的电压是工作电压，或称额定电压。
5、击穿电压与额定电压
（3）额定电压比击穿电压低。
例4.某电容器上标有“1.5μF,9 V”的字样，则(　　)
A.该电容器所带电荷量不能超过1.5×10－6 C
B.该电容器所加电压不能超过9 V
C.该电容器击穿电压为9 V
D.当给该电容器加4.5 V的电压时，它的电容值变为0.75μF
B
实验：探究影响平行板电容器电容的因素
结论：
保持电量Q不变时
平行板电容器的电容C
与板间距离d ；
与正对面积S ；
插入电介质，电容 ；
成反比
成正比
变大
实验方法：控制变量法
6、电容的决定式
几种常用电介质的相对介电常数
电介质 空气 煤油 石蜡 陶瓷 玻璃 云母 水
1.0005
2
6
6～8
4～11
2.0～2.1
81
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。
例5.如图，由两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器，极板
N与静电计相接，极板M和静电计的外壳都接地。用静电计测量平
行板电容器两极板间的电势差U。在整个实验过程中，保持电容
器所带电量Q不变，下面哪些操作将使静电计指针张角变小（　）
A.将N板向下平移
B.将M板沿水平向左方向远离N板
C.在M、N之间插入介质
D.将M板向上移动的同时远离N板
C
三、常用电容器
1.固定电容器：电容固定不变的。
（1）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。
（2）电解电容器：
用铝箔做为一个极板，用铝箔上很薄的一层氧化膜为电介质，用浸过电解液的纸作为另一个极板。由于氧化膜很薄，所以电容较大。
以陶瓷为电介质的固定电容器也很多。
2.可变电容器：电容是可以改变的。
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。转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容就随着改变。
3.超级电容器：电容是可以改变的。
超级电容器是根据电化学原理研发的一种新型电容器，它的出现使电容器的容量得到了巨大的提升。超级电容器的充电时间短，储存电能多，放电功率大，使用寿命长。这些优点展现了它作为新型动力电源的广阔发展前景。
四、关于电容的两类问题（动态分析）
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
1.若充电结束后电容器始终与电源连接，则U保持不变。
C减小
U=Q/C
U增加
E不变
C减小
U=Q/C
U增加
E增加
2.若充电结束后电容器与电源断开，则Q保持不变。
d增加
S减小
Q不变
例6.(多)将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d、U、E和Q表示．下列说法正确的是(　　)
A.保持U不变，将d变为原来的两倍，则E变为原来的一半
B.保持E不变，将d变为原来的一半，则U变为原来的两倍
C.保持d不变，将Q变为原来的两倍，则U变为原来的一半
D.保持d不变，将Q变为原来的一半，则E变为原来的一半
AD
五、课堂小结
电容器
充电
在两个相距很近的平行金属板中间
夹上一层绝缘物质
电容
单位：法拉 1F=1C/V
意义：容纳电荷的本领
与电源连接，U保持不变
与电源断开，Q保持不变
放电
每个人都是一个容器，
那么你，是什么容器呢？