人教版（2019）高中物理必修三 10.4 电容器的电容 课件(共22张PPT)

(共22张PPT)
第十章　静电场中的能量
4.电容器的电容
1.知道电容器和平行板电容器的概念，通过实验感知电容器的充、放电现象。
2.理解电容的定义、公式、单位，并会应用定义式进行简单的计算。
3.了解影响平行板电容器大小的因素及平行板电容器电容公式。
4.认识常用的电容器。
学习目标
情景引入
水可以用容器储存起来，电荷也可以用一个“容器”储存起来。图中的元件就是这样的“容器”-——电容器。那么，它内部的构造是怎样的？它是怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？
自学感知 梳理教材夯实基础
一、电容器
1．电容器：任何两个彼此____又相距____的导体。
2．平行板电容器：在两个相距_____的平行________中间夹上一层电介质。
很近
绝缘
金属板
3．电容器充、放电过程中能的转化
电容器充电过程中，两极板的电荷量增加，板间的电场强度________，电源的能量不断储存在__________中；放电过程中，电容器把储存的能量通过____________转化为电路中其他形式的能量。
很近
增大
电容器
电流做功
二、电容
1．定义
电容器所带__________与两极板间__________的比值叫电容。
2．定义式C＝______；C与Q、U无关，仅由电容器本身决定。
3．物理意义
是描述电容器____________本领大小的物理量，数值上等于使电容器两极板间的电势差增加_________所增加的带电量．
电势差U
电荷量Q
容纳电荷
1 V
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4．单位
在国际单位制中的单位是________。
符号： F,1 F＝1C/V。更小的单位还有________和________。
换算关系：1 μF＝________F; 1 pF＝________ F。
5．击穿电压和额定电压
(1)击穿电压：电容器电介质不被击穿的________电压。
(2)额定电压：电容器外壳上标的________电压。
法拉
微法
皮法
10-6
10-12
极限
工作
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6、平行板电容器的电容
（1）．电容的决定因素
____平行板电容器两极板的正对面积、____两极板之间的距离都能减小平行板电容器的电容；而插入电介质，却能____平行板电容器的电容。反之亦然。
（2）．电容的决定式C＝______。极板间是真空时:C=________
①k为静电力常量。
②εr是一个常数，与电介质的性质有关，称为电介质的相对介电常数。
减小
增大
增大
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三、常用电容器
1．固定电容器
(1)定义：电容固定不变的电容器
(2)分类：聚苯乙烯电容器和电解电容器。
2．可变电容器：由两组铝片组成，固定的一组铝片叫作定片，可以转动的一组铝片叫作动片。转动动片，使两组铝片的________发生变化，电容就随着改变。
正对面积
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探究一：实验　观察电容器的充、放电现象
探究解惑 注重过程提高能力
把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成实验电路。
(1)把开关S接1,此时电源给电容器充电。在充电过程中,电压表和电流表的示数如何变化 说明了什么问题
电压表示数迅速增大,随后逐渐稳定在某一数值,电流表示数逐渐减小至0,说明电容器两极板具有一定的电势差。充电完毕时电容器两极板带有一定的等量异种电荷,即使断开电源,两极板上的电荷仍然被保存在电容器中。
演示
电压表示数和电流表示数都逐渐减小,说明放电电流由电容器的正极板经过电阻R流向电容器的负极板,正负电荷中和。此时两极板所带的电荷量减小,电势差减小,放电电流也减小,最后两极板电势差以及放电电流都等于0。
(2)把开关S接2,电容器对电阻R放电。在放电过程中,电压表和电流表示数如何变化 说明了什么问题
探究解惑 注重过程提高能力
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
【例1】　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(　　)
B　电源对电容器充电时，电路中有逆时针方向的电流，即有从B到A的电流通过电阻，使上、下极板分别带等量的正、负电荷。断开开关，电容器与电源断开，回路处在开路状态，所以电容器带电荷量不变，故电容器上极板仍带正电，因此B项正确。
探究二、试比较公式C=Q/U与C＝εrS/4πkd的区别
例2、 (多选)下列关于电容的说法正确的是 (　　)
A.电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量
B.电容器A的电容比B的大,说明A的带电荷量比B多
C.电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器需要带的电荷量
D.由公式C= 知,若电容器两极板间电压为10 V,极板带电荷量为2×10-5 C,则电容器电容大小为5×105 F
解析:电容反映电容器容纳电荷本领的大小,A对;电容器A的电容比B的大,只能说明电容器A容纳电荷的本领比B强,与带电荷量多少无关,B错;根据电容的定义式可知C对;电压为10 V,电荷量为2×10-5 C时,电容C= =2×10-6 F,D错
AC
探究三、平行板电容器的电容有哪些因素决定？
利用平行板电容器进行如下实验:
(1)如图所示,保持Q和d不变,增大(或减小)两极板的正对面积S,观察电势差U(静电计指针偏角)的变化,依据C= ,分析电容C的变化。
(2)如图所示,保持Q和S不变,增大(或减小)两极板间的距离d,观察电势差U(静电计指针偏角)的变化,依据C= ,分析电容C的变化。
(3)如图所示,保持Q、S、d不变,插入电介质,观察电势差U(静电计指针偏角)的变化,依据C= ,分析电容C的变化。
结论:
(1)实验结论:S增大,电势差U减小,电容C增大。
(2)实验结论:d增大,电势差U增大,电容C减小。
(3)实验结论:插入电介质,电势差U减小,电容C增大。
演示
例3．(多选)有一个空气平行板电容器，极板间相距d，正对面积为S，充以电荷量Q后，两极板间电压为U，为使电容器的电容加倍，可采用的办法是(　　)
A．将电压变为U/2
B．将带电荷量变为2Q
C．将极板间的距离变为d/2
D．两板间充满介电常数为2的电介质
CD　电容器的电容与电容器极板上的电荷量、电压无关，所以选项A、B不正确；根据公式C＝εrS/4πkd，可以知道选项C、D正确
探究四、电容器的动态分析：
(1)两类情况:
①平行板电容器两极板始终与电源两极相连(此时电压U保持不变);
②电容器充电后与电源断开(此时电荷量Q保持不变)。
(2)分析思路:
分析方法:抓住不变量,分析变化量。
规律方法： 电容器动态分析的理论依据
（1）电容器电容的定义式C=Q/U
（2）平行板电容器内部是匀强电场E=U/d
（3）平行板电容器电容的决定式C= εrS/4πkd
例4．如图所示，A、B为两块竖直放置的平行金属板，G是静电计，开关S闭合后，静电计指针张开一定角度。下述做法可使静电计指针张角增大的是 (　　)
A．使A板向左平移以增大板间距离
B．在A、B两板之间插入一块陶瓷板
C．断开S后，使B板向左平移以减小板间距离
D．断开S后，使B板向上平移以减小极板正对面积
D　开关S闭合，电容器两端的电势差不变，则指针的张角不变，故A、B错误；断开S，电容器所带的电荷量不变，当B板向左平移减小板间距，根据平行板电容器的表达式可知电容增大，根据U＝Q/U知，电势差减小，则指针张角减小，故C错误；断开S，电容器所带的电量不变，使B板向上平移减小正对面积，电容减小，根据U＝Q/U知，电势差增大，则指针张角增大，故D正确。
课堂小结