10.4电容器的电容 高中物理 人教版 必修三(共28张PPT)

(共28张PPT)
4. 电容器的电容
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。那么它的内部结构是怎样的？它是怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？
问题
１、定义：
任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，组成一个电容器。
一、电容器
平行板电容器
电介质
电容器的极板
电容器的极板
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观察电容器的充、放电现象
＋ ＋ ＋ ＋ ＋
－ － － － －
＋Q
－Q
2、电容器的充电：
将电容器两个极板带上电荷的过程，叫电容器的充电。电容器的充电过程中，两极板的电荷增加，极板间的电场强度增大，电源的能量不断储存在电容器中。
正极板
负极板
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
E
有短暂的电流
两极间有电压
3、电容器的放电：
用导线将充电后的电容器两极接通，两极失去电荷的过程，叫电容器的放电。电容器两极正负电荷通过导线中和。 电容器的放电过程中，电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中的其他形式的能量。
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
－ － － － －
＋Q
－Q
在放电过程中导线上有短暂的电流产生
用传感器观察电容器的放电过程
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拓展
电容器放电过程中电流随时间变化的图像
1、在图中画一个狭长矩形，它的面积的物理意义是什么？
电荷量
2、怎样根据图像计算电容器在全部放电过程中释放的电荷量？
图像与坐标轴间的面积
40格 Q=3.2×10-3C
（2）将开关S1与1连接，电容器C1充电，稳定后，设其电量为Q0，断开开关S1。
（3）将数字电压表笔与A、B接触，测量C1电压为U1，把实验数据在表1中，断开表笔。
电容器所带的电荷量跟两极板间的电势差是否存在某种定量关系？
实验探究：电容器两极板间的电势差跟所带的电荷量的关系
实验步骤 （1）按照如图所示电路将器件连接在木板上，各开关都处于断开状态。
精确的实验表明，一个电容器所带的电荷量与两极板间的电势差之比是不变的。不同的电容器，这个比一般是不同的，可见电荷量与两极板间的电势差之比表征了电容器储存电荷的特性。
(4)将开关S1与2连接，电容器C1与C2串联，稳定后电容器C1的电量变为，断开开关S1。
(5)将数字电压表表笔与A、B接触，测量C1电压为U2，把实验数据记录在表1中.断开表笔。
(6)将开关S2闭合,使电容器C2完全放电.断开开关S2。
(7)重复上述步骤(4)、(5)、(6)，依次使电容器C1的电量变为、、 记录对应的电压值U3 、U4 、U5
(8)断开各开关，整理实验器材，实验结束。
类比：圆柱型水杯容器的储水问题
h
h
A
B
C
1.水位每升高h，试比较A、B、C的储水量
2.哪个储水本领大？
3.如何反映其储水本领？
V与h的关系
=S
++++
----
++
--
类比
Q
U
＝C 或
C大容纳电荷的本领大
C小容纳电荷的本领小
S的大小与V、h无关
U
U
Q
Q
C与Q、U 无关.
S大容纳水的本领大
S小容纳水的本领小
Q
＝C
U
你觉得哪一个定义式更好？
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。
2 定义式 电容器的电容由本身结构决定，与Q、U 无关.
3、单位：F 1F=1C/ V 1F=106μF =1012pF
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。
二、电容
5、 电容器上的标称值：
（1）击穿电压：加在电容器上的电压若超过某一限度，电介质将被击穿，这个极限电压称为击穿电压．
（2）额定电压：是指电容器长期工作时所能承受的电压，它比击穿电压要低，电容器上的标称电压是额定电压，电容器在不高于额定电压下工作都是安全、可靠的，不要误认为电容器只有在额定电压下工作才是正常的．
电容器的电容与电量Q及电压U都无关，由电容器本身决定。
与水桶截面积S类似。
1、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
小试牛刀
电容与电压U无关
2、如图所示，将平行板电容器两极板分别接在电压是6V的电池组正负极，跟电池组负极相连的极板带电量为-9.0×10-8C ，则电容器的带电量为 C，电容器的电容为 PF。若将此电容器两极接电压12V的电池组正负极，电容器的电容为 PF。
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
－ － － － － － － －
＋Q
－Q
9.0×10-8
1.5×104
1.5×104
3、电容器的电容C= 2.0×10-8F ，如果电容器两极板电压增加了10V，则电容器的带电量变化了多少？
电容的另一种定义式
平行板电容器的电容跟哪些因素有关呢？
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拓展
探究影响平行板电容器电容大小的因素
探究方案
实验现象
分 析
结论
保持Q和d不变
探究C与S的关系
保持Q和S不变
探究C与d的关系
保持Q、S、d不变探究C与电介质的关系
增大S，θ减小
减小d，θ减小
插入电介质 θ减小
S越大 C越大
d越小 C越大
插入电介质C增大
S↑，θ↓，U↓
由C=Q/U知C↑
d↓，θ↓，U↓
由C=Q/U知C↑
插入电介质θ↓，U↓
由C=Q/U知C↑
实验
平行板电容器的电容公式：
两板间距离
两板正对面积
介电常数真空εr=1
静电力常量
1、固定电容器：
三、常用电容器
（1）聚苯乙烯电容器：
以聚苯乙烯薄膜为电介质，用两层铝箔为极板。
符号：
＋
－
（2）电解电容器：
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。
符号：
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：
一、电容器
1、任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都可以构成电容器。
2、 电容器的充电：电容器与电源相连，电源能量→电场能
电容器的放电：电容器与导线相连，电场能→其他形式能
二、电容
1、定义:
2、单位：法拉F 1F=106μF=1012pF
3.平行板电容器的电容 C与εr 、S、d有关
三、常用电容器 电解电容器 可变电容器
C与Q、U无关
课堂小结
T
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