物理人教版（2019）必修第三册10.4电容器的电容（共36张ppt）

(共36张PPT)
第十章　静电场中的能量
电容器的电容
水可以用容器储存起来，那电荷能用一个“容器”储存起来吗？
观察与思考
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？
观察与思考
教材P38
电容器的作用：储存电荷(电能)
一、电容器
带电特点：两极板电荷等量异号，分布在相对的两板内侧。
（“电容器所带的电荷量”指一个极板所带电荷量的绝对值）
板间电场：匀强电场（ ）)，方向垂直于板面，d为板间距。
平行板电容器：
电路图符号：
二、实验：电容器的充电和放电
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
－ － － － － －
＋Q
－Q
充电：
电容器的两极板分别与电源的两极相连，使电容器两极板带上等量异种电荷
（1）有短暂的充电电流。电流方向为从电源正极流出，电流由大变小
（3）充电完，两板带等量异种电荷，板间形成匀强电场。
（4）充电完，电路中无电流，板间电压等于电源电压。
（2）Q 、U 、E ，其它形式能转化为电场能储存在电容器内
★注意：若电容器保持与电源连接，则板间电压U不变；
若断开电源，则极板所带电量Q不变。
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
－ － － － － －
＋Q
－Q
放电：
使充电后的电容器失去电荷
（1）有短暂的放电电流，电流从正极板流出,电流由大变小
（3）放电结束，电路中无电流，板间电场消失。
（4）放电过程实质：是正、负电荷中和的过程，此时电容器相当于电源
注意：电容器充电或放电进行得都很快，电流方向相反，电流持续时间都非常短。
（2）Q 、U 、E ，电场能转化为其它形式的能
Q=I1t1
I
t
I
t
I1
t1
I-t图像“面积”表示电荷量
思考：
水容器中的水面升高1cm（水位差）所需水量为多少？
电容器板间的电势差升高1V所需电荷量为多少
水容器
V∝h
电容器
Q∝U
横截面积（由容器本身结构决定 ）
电容（由电容器本身结构决定）
三、电容
教材P40
或 容纳电荷的本领
比值定义法
教材P41
注意：
（1）电容器一个电学元件，而电容是一个物理量
（2） 说明单位电压下储存电荷量越多的电容越大。
（3）电容器Q不可能无限增大，当Q足够大时会使空气电离。
阅读教材P42
四、常用电容器
电容器的分类：
（1）按结构分：固定电容器和可变电容器。
（2）按形状分：圆柱电容器、平行板电容器、球形电容器。
（3）按电介质分：空气电容器、真空电容器、聚苯乙烯电容器、云母电容器、陶瓷电容器、电解电容电容器等。
导练
1.(多选)对电容器充电时，电容器的电荷量Q、电压U及电容C之间的关系图像如下图所示，其中正确的是
√
√
2.有一个已充电的电容器，两极板之间的电压为6 V，所带电荷量是4.5×10－4 C，将电容器的电压降为4 V，电容器所带电荷量是
A.1.5×10－4 C　　　B.3.0×10－4 C
C.3.5×10－4 C　　　D.4.0×10－4 C
√
3.某同学利用如图所示的实验电路观察电容器的充、放电现象，下列说法正确的是
A.把开关S接1，电压表和电流表示数均逐渐增大
B.把开关S先接1再断开，断开后电压表示数立即变为零
C.电容器充电与放电过程，通过电流表的电流方向相同
D.电容器放电过程，电压表和电流表示数均逐渐减小
√
平行板电容器是最简单，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。平行板电容的大小也是由电容器本身决定，与哪些因素有关？
五、探究影响平行板电容器电容的因素
探究影响平行板电容器电容的因素
Q=CU
S减小,张角增大
U增大,故C减小
d增大,张角增大
U增大，故C减小
插入介质，张角减小
U减小，故C增大
实验：影响平行板电容器电容大小的因素
平行板电容器的电容公式：
电介质 空气 煤油 石蜡 陶瓷 玻璃 云母 水
εr 1.0005 2 2.0~2.1 6 4~11 6~8 81
几种常用电介质的介电常数
导练
1.(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闭合，电路稳定后，静电计指针张开一个角度，下列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
E.断开S后，在极板间插入有机玻璃板
√
√
平行板电容器充电后，保持电容器与电源相连接，增大d，那么U、Q、E如何改变？若切断与电源的连接，增大d，则U、Q、E又如何改变？
六、电容器的动态分析
1、电容器始终与电源连接，U不变
①由 判断电容C的变化。（C随 εr 、S、d的变化而变化。）
②由 判断Q的变化。
③由 判断E的变化。
d增加
C减小
Q=CU
Q减小
E=U/d
E减小
S减小
U不变
C减小
Q=CU
Q减小
E不变
E=U/d
2、电容器充电后与电源断开，Q不变
①由 判断电容C的变化。（C随εr 、S、d的变化而变化。）
②由 判断U的变化。
③由 判断E的变化。
Q不变时，E与d无关，只随εr、S变化
C减小
U=Q/C
U增加
E不变
C减小
U=Q/C
U增加
E增加
d增加
S减小
Q不变
处理电容器动态问题的基本思路
(1) 分析是U不变还是Q不变.
(5) 由 F＝qE 分析 F 的变化，从而分析运动状态
导练
1.(多选)如图所示，A、B为两块平行带电金属板，充电后始终与电源相连，一个带正电的微粒固定在两板间P点处.现将B板上移至图中虚线处，则下列说法中正确的是
A.平行板电容器的电容将增大
B.平行板A、B间的电场强度保持不变
C.P点的电势将减小
D.微粒的电势能将增大
√
√
变式　若A板向下移动少许，本题正确的选项是
A.平行板电容器的电容将增大
B.平行板A、B间的电场强度保持不变
C.P点的电势将减小
D.微粒的电势能将增大
√
√
2.一平行板电容器充电后与电源断开，正极板接地，在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在P点，如图，Ep表示正电荷在P点的电势能.若保持负极板不动，将正极板移至图中虚线所示的位置，则
A.U变小，E不变
B.E变大，Ep变大
C.U变小，Ep不变
D.U不变，Ep不变
√
3.竖直正对放置的平行板电容器两极板连成如图所示的电路，R为滑动变阻器，一个带负电的小球悬挂在电容器的内部.闭合开关，电路稳定后，悬线偏离竖直方向的夹角为θ，则下列判断正确的是
A.保持开关闭合，变阻器滑片向左移动，则θ不变
B.保持开关闭合，略向左移动左极板，则θ增大
C.断开开关后，略向右移动右极板，则θ减小
D.断开开关后，略向上移动左极板，则θ减小
√