物理人教版（2019）必修第三册10.4电容器的电容（共27张ppt）

(共27张PPT)
10.4电容器的电容
学习目标
1.知道电容器和平行板电容器的概念，掌握电容器的充、放电现象
2.理解电容的定义、公式、单位、物理意义
3.了解平行板电容器电突公式，及影响平行板电容器大小的因素
4.会分析平行板电容器的动态变化(难点: 电势变化 )
新知导入
我们知道，水可以用容器储存起来，以备不时之需。那么电荷能否也像水一样储存起来呢？
莱顿瓶就是一种最早用来贮存电荷的电容器。
电容器
新知导入
电容器在我们当今生活中随处可见，如吸尘器、电脑、电视机、收音机等几乎所有用电器中都有电容器。
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？
吸尘器
今天我们就来学习电容器的电容。
一、电容器
１.构造：
任何两个彼此绝缘又相距很近的导体组成一个电容器。
平行板电容器
电容器的极板
电容器的极板
电介质
（1）电容器的充电：
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
－ － － － － － － －
＋Q
－Q
将电容器两个极板带上等量异种电荷的过程，叫电容器的充电。
正极板
负极板
有短暂的电流
两极间有电压
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
从能量转移角度：电源的电能转移成电容器的电场能
（2）电容器的放电：
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
－ － － － － － － －
＋Q
－Q
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。
在放电过程中导线上有短暂的电流产生
U=0
从能量转移角度：电容器的电场能转化成其他形式的能量
二、电容
1、定义：电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫电容器的电容.
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
－ － － － － － － －
＋Q
－Q
U
3、物理意义：反映电容器容纳电荷本领大小的物理量。
2、定义式：
(理解:电容与Q、U无关，由电容器本身决定)
Q：指每一个极板带电量绝对值
U：表示电容器两板之间的电势差—电压。
4、电容的单位：
法拉，简称法，符号F
还有：微法（ Ｆ）、皮法（pＦ）
1F=1C/V
当一个电容器带1C电量时，两极间电压是1V，那么这个电容器的电容就是1F
容纳储存水
容纳储存电荷
电荷量Q
水量V（相当于体积）
电势差U
水位差h（相当于高度）
横截面S
Q/U比值
+ + + + + + + + +
- - - - - - - - -
电容器
水容器
比值表示容纳水的本领
理解：类比水容器（水容器一旦制作出来，容纳水量的多少也就确定了）
怎样分析水容器容纳水的本领呢？
1、下列说法正确的是（ ）
A、电容器一极带电＋Q，另一极带电－Q，则此电容器不带电
B、电容器两极板间电压越高，电容越小
C、电容器所带的电荷越多，电容就越大
D、电容器所带电荷增加一倍，则两极间的电压也一定增加一倍
练习
D
问题：既然电容器的电容与电荷量和电源电压无关，那么影响电容器电容的主要因素应该是什么？
我们以最简单的电容器----平行板电容器为例，来探究影响电容器电容大小的因素。
影响平行板电容器电容的因素有哪些？
猜想：
板间距离
正对面积
绝缘材料
极板材料
三、平行板电容器的电容
（4）改变极板材料
探究平行板电容器的电容
平行板电容器是最简单的，也是最基本的电容器。几乎所有电容器都是平行板电容器的变形。平行板电容器的电容是由哪些因素决定的呢？
1.实验器材
静电计、平行板电容器、电介质（例如有机玻璃板）
2.实验步骤
（1）保持极板上的电荷量 Q 不变，两极板间的距离 d 也不变，改变两极板的正对面积 S，观察静电计指针的变化得到两极板之间电势差的变化。根据电容的定义式 ，得到正对面积 S 对电容 C 的影响。
如图减小两极板的正对面积 S，静电计指示的电势差增大，C减小。
如图增大两极板间的距离 d，静电计指示的电势差增大，由 知C减小。
（2）保持极板上的电荷量 Q 不变，两极板的正对面积 S 也不变，改变两极板间的距离 d，通过静电计指针的变化可得到两极板之间的距离 d 对电容 C 的影响。
3.理论和实验表明
平行板电容器的电容C跟相对介电常数εr成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比，即：
εr是一个常数，与电介质的性质有关，叫作电介质的相对介电常数。
（4）保持 Q、S、d 都不变，在两极板间插入电介质，例如有机玻璃板。通过静电计指针的变化可得到两极板之间电介质的存在对电容 C 的影响。
如图在两极板间插入电介质，静电计指示的电势差减小，由 知C增大。
例1.在物理学的发展过程中定义了很多物理概念，不同的概念采用了不同的研究方法来定义，下面四个物理概念中定义方法与其他三个不同的是（　　）
A．电容 B．点电荷
C．电场强度 D．磁感应强度
典型例题
B
例2.关于电容器的电容，下列说法中正确的是（　　）
A．极板上不带电时，电容为0
B．极板上储存的电荷量增大，电容增大
C．极板上储存的电荷量增大，电容减小
D．由电容器本身因素决定，不随电量改变
典型例题
D
例3.一个平行板电容器，使它带电荷量从Q1=3×10-5 C 增加到Q2=3.6×10-5 C时，两板间的电势差从U1=10 V增加到U2=12 V，这个电容器的电容多大？如果使两极板电势差从U1=10 V降为U2'=6 V，则每板需减少多少电荷量？
典型例题
3μF，1.2×10-5 C
课堂练习
1.电容是表征_____________________的物理量。如果某电容器的电量每增加10-6C，两极板之间电势差增加1V，则该电容器电容为_______，影响电容器电容大小的因素为_____________、________________和_______。
电容器容纳电荷本领
10-6F
两极板间距离
两极板正对面积
电介质
课堂练习
2．如图为电容C与电压U，的电源连成的电路．当电键K与1接通, 电容器A极板带____电，B板带____电，这一过程称为电容器___________ ，电路稳定后，两极板间电势差为____。
K
1
。
。
。
A B
2
a c b
负
正
充电过程
当K与2接通，流过导体acb的电流方向为____________ ，称为电容器______ 。
U
b→c→a
放电
课堂练习
3.下列关于常用电容器，说法正确的是 ( )
A．电解电容器的极性固定，作用时极性不能错
B．可变电容器是通过改变铝片正对面积来改变电容
C．电容器的额定电压就是击穿电压
D．额定电压是长期工作所承受电压，比击穿电压小
ABC
课堂练习
4．据国外某媒体报道，科学家发明了一种新型超级电容器，能让手机几分钟内充满电。某同学假日登山途中用该种电容器给手机电池充电，下列说法正确的是（　　）
A．该电容器给手机电池充电时，电容器的电容变大
B．该电容器给手机电池充电时，电容器所带的电荷量可能不变
C．该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电能变少
D．充电结束后，电容器不带电，电容器的电容为零
C
课堂小结
一、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（空气也是一种电介质），就组成一个最简单的电容器，叫作平行板电容器。
1.电容器充电:使两极板分别带等量异种电荷。
①电容器的电荷量 Q ：每个极板所带电量的绝对值。
②若断开电源，极板所带电量 Q 不变。接通电源U不变。
2.电容器放电
:两极板的电荷中和
1F=1×106μF=1×1012pF
②单位：法拉:F
①Q指每一个极板带电量绝对值,U表示电容器两板的电势差—电压。
③C描述的是物体本身的特性。
三、电容器的决定式
二、电容的定义式