10.4 电容器的电容 (共25张PPT) 课件 2024-2025学年高一物理人教版（2019）必修第三册

(共25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，电荷是不是也可以用一个“容器”储存起来呢？
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，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。
01 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
那么，如何往电容器内“装”电荷呢？
2.电路图符号：
2.电容器的充、放电现象
（1）充电：使电容器的两个极板分别带上等量的异种电荷，这个过程叫充电。
U
+ + + + + +
-Q
+Q
- - - - - - -
Q↑、U ↑、E ↑
稳定后不变
G
（1）两极板带等量异种电荷； （2）两极板间有与电源相等的电压；
（3）两极板间有匀强电场； （4）两极板间储存有电场能。
电能
电场能
充电完成后：
（2）放电：已经充电的电容器两极板上的电荷的中和过程，叫放电。
+ + + + + +
Q
+Q
U
G
↓Q↓、U ↓、E ↓
稳定后均为零
其他
电场能
（1）两极板带电量为0； （2）两极板间电压U=0；
（3）两极板间场强E=0； （4）两极板间无电场能。
放电完成后：
（3）用传感器观察电容器的放电过程
实验设计
微元法: Q =I t
I-t图像“面积”表示电荷量
I
-
t图像
关键点拨：
（3）若保持与电源连接，则板间电压 U 不变；
（4）若断开电源，则极板所带电量 Q 不变。
（2）把一个极板带电量的绝对值叫做电容器的带电量,用Q表示；
（1）充放电时间极短，充放电完成时，灵敏电流计的指针不偏转，
说明此时电路中没有电流。
类比法：
类比圆柱
型水杯容
器的储水
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？
如何反映其储水本领？
既然电容器能储存电荷，那么如何反映电容器容纳电荷的本领大小呢？
02 电容
容纳储存水
容纳储存电荷
电荷量 Q
水量 V
电势差 U
水位差 h
横截面 S
电容器
水容器
？
大胆猜想
人们通过实验研究发现：
对于同一电容器，电容器所带的电荷量Q与电容
器两极板间的电势差U成正比，即比值Q/U 是一
个常量；对于不同的电容器，这个比值一般不
同。这个比值就表征了电容器储存电荷的特性。
实验电路图
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。
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。用C表示;
2.定义式：
3.单位：法拉（F）
1F=1C/ V 1F=106μF=1012pF
电容C与电荷量Q成正比与电压U成反比吗？
在数值上等于使电容器两极板间的电势差增加1V所需要增加的电荷量。
电 容
5.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，电容器损坏。这个极限电压称为击穿电压。
电容器外壳上标的电压是工作电压，或称额定电压，额定电压比击穿电压低。
探究影响平行板电容器电容的因素
保持电量Q不变时
平行板电容器的电容C
板间距离d；
正对面积S；
介电常数 r；
r=4
实验表明：
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
++
+
+
+
+
++
+
+
+
+
++
+
+
+
+
++
+
+
+
+
++
r=2
r=1
反比于
正比于
正比于
平行板电容器的动态分析
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
类型一：电容器始终与电源连接，U保持不变。
C减小
U=Q/C
U增加
E不变
C减小
U=Q/C
U增加
E增加
类型二：电容器始终与电源断开，Q保持不变。
d增加
S减小
Q不变
1. 固定电容器
03 常用电容器
（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。
（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。
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。
3.超级电容器：
超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。
1.电容器充电过程中，下列说法正确的是( )
A.电容器的电荷量保持不变
B.电容器的电荷量逐渐增大
C.电容器两极板间的电势差保持不变
D.电容器两极板间的电势差逐渐减小
B
2.电容器是将电能暂时存储的一种电学元件。关于平行板电容器的电容,下列说法正确的是 ( )
A.电容器所带的电荷量越多,电容就越大
B.电容器两极板间的电压越高,电容就越大
C.电容器两极板的正对面积的越大,电容就越大
D.电容器两极板间的距离增大,电容就越大
C
3.如图所示平行板电容器与电动势为E的直流电源连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可忽略，开关闭合，稳定时一带电的油滴静止于两极板间的P点，若断开开关K，将平行板电容器的下极板竖直向上平移一小段距离，则下列说法正确的是( )
A.带电油滴向上运动
B.静电计指针的张角变大
C.P点电势变小
D.带电油滴的电势能变小
C
4.如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，这时电容器的电荷量为Q，P是电容器内一点，电容器的上极板与大地相连，下列说法正确的是( )
A.若将电容器的上极板左移一点，则两板间场强减小
B.若将电容器的下极板上移一点，则P点的电势升高
C.若将电容器的下极板上移一点，则两板间电势差增大
D.若将电容器的下极板上移一点，则两板间电势差减小
D