10.4 电容器的电容 课件 (共31张PPT) 高一物理人教版（2019）必修第三册

(共31张PPT)
第十章 静电场中的能量
第4节 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。右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？
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。
电容器从外形上来看有很多种，有方的,扁的，圆柱型的.
知识点一：电容器
平行板电容器
电介质
电容器的极板
电容器的极板
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，叫做平行板电容器。
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、电路图符号：
知识点一：电容器
3、电容器的充、放电现象
实验观察
+Q
电容器的电荷量 Q ：
每个极板所带电量的绝对值。
若断开电源，极板所
带电量Q 不变。
-Q
动画演示：电容器充电
（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
两极间有电场
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
电容器充电的过程中，两极板的电荷量增加，极板间的电场强度增大，电源的能量不断储存在电容器中。
电能
电场能
【注意】当电容器带电量发生改变时，电路中有电流;稳定后电路中无电流，因为两极板绝缘，电流通不过。
动画演示：电容器放电
（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
放电的过程中，电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。
电能
电场能
4、用传感器观察电容的充、放电过程
探究：电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系
精确的实验表明，一个电容器所带的电荷量Q与两极板之间的电势差U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Q与电势差U之比表征了电容器储存电荷的特性。
知识点二：电容
1.定义:电容器所带电量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫电容器的电容。符号：C
2.定义式：
Q指每一个极板带电量的绝对值。
U表示电容器两板的电势差——电压。
【特别提醒】电容与Q、U无关，由电容器本身决定。
3.单位
国际单位：法拉,简称法,符号是F，1F=1C/V
常用单位：微法(μF);皮法(pF)
4.物理意义
电容是一个反映电容器容纳电荷本领大小的物理量。
知识点二：电容
平行板电容器的电容
问题：平行板电容器的电容跟哪些因素有关呢？
猜想与假设：
平行板电容器的电容C可能跟极板正对面积、距离和电介质等于因素有关。
平行板电容器组成结构
知识点二：电容
实验电路：
静电计在实验中起什么作用？
测量电势差大小；静电计指针偏角越大，电势差越大。
如何判断电容C的变化情况？
静电计指针显示电势差大小，根据 ,判断C变化情况。
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。
实验现象：保持Q和d不变,正对面积S减小，静电计指针张角变大
实验过程：
张角变大,U 变大,根据 ，
C变小。即 S变小，C变小,C与S为正相关关系
平行板电容器的电容
实验现象：保持Q和S不变,增大两极板距离d，静电计指针张角变大
实验过程：
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，
张角变大,U变大,根据 ,
C变小即d变大，C变小,C与d为负相关关系。
平行板电容器的电容
平行板电容器的电容
实验过程：
实验现象：
插入介质，静电计指针张角变小
3. 保持Q、S、d都不变，在两极板间插入电介质，——有机玻璃板。
张角变小，U变小,根据 ,
C变大。即插入电介质，电容C增大。
两板间距离
两板正对面积
介电常数
真空εr=1
静电力常量
决定电容大小的因素：
平行板电容器的电容
公式内容　　
公式特点
意义
联系
定义式(不成比例）
决定式（成比例）
反映容纳电荷的本领
反映了影响电容大小的因素
电容器容纳电荷的本领由Q/U来量度，由本身的结构(如平行板电容器的εr、S、d等因素)来决定
知识点二：电容
的综合运用
类型一：
保持电容器的两极板与电源相连，极板间距增大时，电容器带电量怎么变化？板间电场强度怎样变化？
十 十 十 十 十
一 一 一 一 一
U不变
Q减小
d 增大
U不变
E减小
C 减小
C 减小
d 增大
类型二：
充电后，切断与电源的连接, 极板间距增大时，电容器板间电场强度怎样变化？
十 十 十 十
一 一 一 一
Q 不变
E 不变
平行板电容器带电量一定时，板间的电场强度只与板板所带的电荷量、相对介电常数及极板正对面积有关，与两极板的距离无关。
1.固定电容器：
（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：
知识点二：常用电容器
＋
（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，固定的一组铝片叫作定片；
可以转动的一组铝片叫作动片;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：
超级电容器是20世纪70年代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。
3.超级电容器
4.击穿电压和额定电压：
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，这个电压称为击穿电压。
电容器正常工作时两极板上的最大电压，称为额定电压。
外壳上标的电压是额定电压
额定电压比击穿电压低
1、下列说法中正确的是（ ）
A、电容器所带的电荷越多，电容就越大
B、电容器两极板间电压越高，电容就越大
C、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
D、电容表征电容器容纳电荷的本领的物理量
E、平行板电容器保持带电量不变而增大板距时，两板间电压要减小
F、平行板电容器一板带电＋Q，另一板带电－Q，则此电容器不带电
CD
2、研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.实验前,只用带电玻璃棒与电容器a板接触,能使电容器带电
B.实验中,只将电容器b板向上平移,静电计指针的张角变小
C.实验中,只在极板间插入有机玻璃板,静电计指针的张角变大
D.实验中,只增加极板带电量,静电计指针的张角变大,表明电容增大
A
3、(多选)如图所示,电路中A、B为两块竖直放置的金属板,C是一只静电计,开关S合上后,静电计指针张开一个角度,下述做法可使静电计指针张角增大的是 (　　)
A.使A、B两板靠近一些
B.使A、B两板正对面积减小一些
C.断开S后,使B板向右平移一些
D.断开S后,使A、B正对面积减小一些
CD
电容器
充电
放电
电容
平行板电容器电容
数学表达式
（决定式）
平行电容器的动态分析
单位：法拉F
（定义式）
数学表达式