新教材高中物理必修3 第10章静电场中的能量第4节电容器的电容(1)课件(共30张PPT)

(共30张PPT)
电容器的电容
电视机主板
电脑主板
带电体放在空中，它所带的电荷是会慢慢地失去的，为了保存电荷，我们就需要有一个能“装电荷的容器”。
一.电容器
金属板
1.构造：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，
就可以构成一个电容器。
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。
电介质
金属板
极板（导体）
绝缘物质
自制电容器：该元件有两片锡箔（导体），中间是一层薄纸。
通俗地说，电容器就是容纳电荷，储存电能的容器
二.电容 器的充电放电
电容器
电阻箱
灵敏电流表
元件符号
+
+
I充
正极板
负极板
充电过程中，电流从电源正极流向电容器的正极板，从电容器负极板流向电源负极，可观察到电流计有短暂的充电电流。
二.电容 器的充电放电
与电源正极相连，带正电荷
将电容器两个极板带上电荷的过程，叫电容器的充电。
与电源负极相连，带负电荷
二.电容 器的充电放电
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-Q
电场能
电源的能量
充电后断开开关，两极板带上等量 异号电荷，相互吸引，不会消失， 一个极板带电量的绝对值叫做电容器的带电量。
+Q
+
+
+
+
+
+
+
+
+
充电过程：
+
+
I放
放电过程中，电流从电容器正极板流向负极板，电容器相当于一个电源。可观察到电流计有短暂的充电电流。
二.电容 器的充电放电
让电容器两个极板失去电荷的过程，叫电容器的充电。
电场能
电源的能量
放电过程：
电容器电量 Q 与电势差 U 关系
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
U1=1V
U2=1V
U1=2V
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
U2=2V
为了衡量电容器容纳电荷本领的异同，我们引入一个新的物理量
电容器带电量越大，电势差也会越大。
Q
0
U
4.物理意义:电容描述电容器容纳电荷本领的大小
3. 单位:
国际单位：法（拉）—F
常用单位：微法—μF 皮法—pF
1F=106μF = 1012pF
三.电容 （C）
1F=1C/V
电容在数值上等于使极板间的电势差为1V时，电容器所带电荷量的多少。
思考：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？
U
Q
O
A
B
ΔQ
ΔU
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。
类比法理解电容概念（电容器与水容器）
水深H 两极板间电势差U
水体积V 每个极板带电Q
容器的截面积S 电容C
S = V/H
C = Q/U
问题：水杯的S与水的V、H有关吗？
C不由Q和U来决定，由电容器本身来决定。
例题：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
例题：有一个正放电的电容器，若使它的电荷量减少3×10－6 C，其电压降为原来的1/3，则(　　)．
A．电容器原来带的电荷量是9×10－6 C
B．电容器原来带的电荷量是4.5×10－6C
C．电容器原来的电压可能是5 V
D．电容器原来的电压可能是5×10－7 V
BC
探究平行板电容器电容
问题：平行板电容器的电容跟电容器哪些因素有关呢？
猜想：平行板电容器的电容C可能跟极板
、 、 ......有关。
正对面积
距离
电介质
研究方法：
—— 控制变量法
研究思路：
相同正对面积 S 和电介质，研究 C 与 d 关系
相同间距 d 和电介质，研究 C 与 S 关系
相同间距 d 和正对面积 S，研究 C 与 ε 关系
问题：如何直观地确定电容器电容C 的变化？
C =
Q
—
U
Q 不变
U 增大，则C 减小
U 减小，则C 增大
探究平行板电容器电容
实验装置
θ 角大，电势差大
探究平行板电容器电容
—— 静电计
此公式是平行板电容器电容的决定式：由此式可以看出，
它的电容与正对面积S成正比；
与电介质的相对介电常数εr 成正比；
与板间距离d成反比；
四.平行板电容器的电容
k---静电力常量
εr---相对介电常数
S---正对面积
d---距离
电介质的相对介电常数εr :是与电介质有关的一个常数，平行板电容器充满该电介质时的电容是真空时的εr 倍。
电介质 空气 煤油 石蜡 陶瓷 玻璃 云母 水
εr 1.005 2 2.0～2.1 6 4～11 6～8 81
四.平行板电容器的电容
当平行板电容器两板间是真空时:
例题：对于给定的电容器，在描述电容量 C、带电量 Q、两板间电势差 U 的相互关系中，下列图中正确的是 ( )　
ACE
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。
1.固定电容器：
五.常用电容器
（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。
符号：
＋
（2）电解电容器：
符号：
电容较大
-
电解电容器两接线电极有正、负之分，使用时极性不能接错．
2.可变电容器：
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。
转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容相应变化。
符号：
五.常用电容器
忽略边缘效应，平行板电容器间电场视为匀强电场
+
+
+
-
-
-
开关始终闭合
保持不变的量是
_____________
两板间电势差U
减小
增大
d 增大，则 E ____；C____；
d 减小，则 E ____；C____；
改变正对面积，则 E ____；C____；
不变
四.平行板电容器的电容
减小
增大
改变
+
+
+
-
-
-
电容器充电后，开关断开
保持不变的量是
________________
电容器所带电量 Q
E =
U
—
d
=
Q
—
Cd
=
———
4πkQ
εrS
不变
S 增大，则 E _________
S 减小，则 E _________
改变板间距 d，则 E _________
插入电介质，则 E ______
减小
增大
增大
例题：平行板电容器充电平衡后与电源断开，两极板间的电压是U，充电荷量为Q，两极板间场强为E，电容为C，现将两极板间距离减小，则（ ）
A.Q变大 B.C变大
C.E不变 D.U变小
E与d无关，即E不变。
BCD
例题：如图所示，平行板电容器A、B间有一带电油滴P正好静止在极板正中间，现将两极板间稍错开一些，其它条件不变。则（ ）
A．油滴将向上加速，电流计中电流由b流向a
B．油滴将向下加速，电流计中电流由a流向b
C．油滴将静止不动，电流计中电流由b流向a
D．极板带电量减少，两板间电势差和场强不变
D
电容器使用时应注意的问题
1. 电容器的击穿电压
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，这个极限电压称为击穿电压。
2. 电容器的额定电压
电容器长期工作时所能承受的电压。
电容器外壳上标的就是额定电压，它比
击穿电压要低。
3. 电解电容器的极性
例题：某电容器上标有“1.5 μF 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0.75 μF
B
额定电压9V是电容器正常工作时两极板上的最大电压
例题：如图所示，两块水平放置的平行正对的金属板a、b与电池相连，在距离两板等距的M点有一个带电液滴处于静止状态。若将a板向下平移一小段距离，但仍在M点的上方，稳定后，下列说法正确的是 （ ）
A.液滴将加速向下运动
B.M点的电势升高，液滴在M点的电势能将减小
C.M点的电场强度变小了
D.在a板移动前后两种情况下，
若将液滴从a板移动到b板，电场力做功不同
B