人教版 物理 必修第三册 10.4电容器的电容 课件(共58张PPT)

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10.4 电容器的电容
复习回顾：
1、匀强电场中的几个推论
2、什么是电子伏特？
3、电场中的功能关系？
4 、φ- x 图像切线斜率的绝对值表示什么？
5、 E -x图线与x轴所围的面积表示？
6、Ep -x图像的斜率表示什么？
电容器
电容
平行板电容器
平行板电容器的动态分析
01
02
03
04
目录
CONTENTS
电容器
PART 1
以上就是常见的电容器，作用就是储存电荷和电能。
电容器是电气设备中的一种很重要的元件，在电子技术和电工技术中有很重要的应用。
那么什么是电容器？它的内部结构是怎样的？我们又如何把电荷“装进”电容器和“倒出”电容器呢？
一、电容器
1、定义：任何两个彼此绝缘且又相隔很近的导体就构成
了一个电容器。
2、作用：存储电荷(存储电能)。
3、平行板电容器：两块彼此隔开平行放置的金属板就构成了最基本最简单的电容器。
平行板电容器
电介质
5.电路图符号：
4、电介质：两极板间夹的绝缘物质
怎样把电荷“装进”电容器和“倒出”电容器呢？
6、电容器的充电：
（1）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。
+++++
- - - - -
如图所示，充电时：
(2)电表有短暂从左到右的电流；
(3)电容器上极板带正电，下级板带负电；
(4)极板间有从上到下的匀强电场；
(5)充电时，电容器储存电场能；
(6)充电完毕，电路中电流为零。
（1）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。
+++++
- - - - -
如图所示，放电时：
(2)电表有短暂从右到左的电流；
(3)放电时，把电容器储存的电场能放出；
(4)放电完毕，电场极板间电场为零
(5)放电完毕，极板所带电量为零；
(6)放电完毕，电路中电流为零。
6.电容器的放电
4
用传感器观察电容器的放电过程
1.在图中画一个竖立的狭长矩形，它的面积的物理意义是什么？
在0.2s内电容器的放电量。
2.怎样根据 I-t 图像估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量？
算出每一个格子的面积，大于半格算一个，小于半格舍去，图象所包含的格子的面积为释放的电荷量。
思考：
例1、　按如图所示电路连接好器材，使开关S先后接触a、b，
以下说法正确的是(　　)
A．S接a时与接b时，电流表指针的偏转方向相同
B．S接a时与接b时，电流表指针的偏转方向相反
C．S接a时，电容器充电，电容器的电能转化为其他
形式的能
D．S离开a接到b时，电容器放电，其他形式的能转化
为电容器的电能
B
例2、把电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲
所示连接．先使开关S与1端相连，电源向电容器充电；然后把开
关S掷向2端，电容器通过电阻R放电．与电流传感器相连接的计算
机(图中未画出)可记录电流随时间变化的I－t 图像，规定逆时针的
电流流向为正．
图乙是某次实验中与电流传感器相连接的计算机所记录的I－t 图
像，可判断出该图像记录的是电容器的________过程(选填“充电”
或“放电”)．请你用语言描述在此过程中电流随时间如何
变化：____________________________.
充电
电流随时间的增加逐渐减小到零
电容
PART 2
如何描述电容器容纳电荷的本领？
水容器如何表征它们储水的能力呢？首先我们想到的是容器的容积，比如说水杯的底面积和高（体积）。但是底面积和高是整个杯子的容积，如果说不同的杯子都使水升高1cm，那谁的储存本领更大呢？这时候杯子的储存本领是不是只与底面积有关呢？
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？
大胆猜想
二、电容
1、定义： 电容器所带电荷量 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：
C由电容器自身结构决定，与
Q、U 无关.
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。
一个极板所带电荷量的绝对值
3、国际单位：法拉，符号F
1F=1C/ V
常用单位：微法μF 、皮法pF
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。
电容器的电容，在数值上等于使两极板间的电势差为1V
时，电容器需要带的电荷量
图像
解读 C= 或C= 电容C与电压U无关 电容C与电荷量Q无关
5、常见的图像
（1）击穿电压：电容器电介质不被击穿的极限电压。
（2）额定电压：电容器外壳上标的工作电压，也是电容器正常工作所能承受的最大电压，额定电压比击穿电压低。
额定电压比击穿电压低
外壳上标的电压是额定电压
5
6、击穿电压和额定电压
例1、关于电容器和电容的概念，下列说法正确的是（　　）
A．任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体都可以看成是一个电容器
B．某一电容器两板间的电压越高，它的电容就越大
C．某一电容器带的电荷量越多，它的电容就越大
D．某一电容器不带电时，它的电容是零
A
7
探究影响平行板电容器电容的因素
控制变量法
有机玻璃板
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
--
改变d
改变S
改变
电介质

多媒体实验室
说明：静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量导体间的电势差，从指针的偏转角度就可以知道两个导体间的电势差的大小。
两极板间距离
两极板正对面积
静电力常量
相对介电常数都大于1
7
探究影响平行板电容器电容的因素
平行板电容器
PART 3
三、平行板电容器
1.构成:平行板电容器由靠得很近、相互平行,中间有绝缘物质的两片金属板组成。
2.决定因素:平行板电容器的电容C与相对介电常数εr成正比,与两极板的正对面积S成正比,与两极板间的距离d成反比。
3.决定式

4. 电场：
　　可以认为是匀强电场,场强E= ,U 为两极板间的电压,d为两极板间的距离。
5. 常见电容器
（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，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：
D
平行板电容器的动态分析
PART 4
U
U
C
Q
E
平行板电容器之间间距增加
（1）平行板电容器始终连接在电源两端
U不变
d
1、第一类问题：定压问题
四、平行板电容器的动态分析
（1）平行板电容器始终连接在电源两端
U不变
U
U
C
Q
E
平行板电容器之间正对面积增加
平行板电容器的面积要看实际正对面积
等效面积减小
S
U
U
C
Q
E
平行板电容器之间填充高介电常数εr的物质
（1）平行板电容器始终连接在电源两端
U不变
常见物质有玻璃，云母等绝缘物质
εr
例3、　工厂在生产纺织品、纸张等绝缘材料时为了实时监控其厚度，通常要在生产流水线上设置如图所示传感器，其中A、B为平行板电容器的上、下两个极板，上、下位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极，当流水线上通过的产品厚度增大时，下列说法正确的是(　　)
A．A、B平行板电容器的电容减小
B．A、B两极板间的电场强度增大
C．A、B两极板上的电荷量变小
D．有电流从b向a流过电流表
D
例4、计算机键盘每一个键下面连一小金属片，与另一固定小金属片组成一可变电容器。按下键时，与之相连的电子线路就给出相应的信号。按下键时，以下判断正确的是(　　)
A．电容器的电容变小
B．电容器间的电压变大
C．电容器间的电场强度不变
D．电容器极板所带的电荷量变大
D
例5.如图，平行板电容器经开关S与电池连接，a处有一试探电荷，S是闭合的，φa表示a点的电势，F表示点电荷受到的静电力。现将电容器的B板向下稍微移动，使两板间的距离增大，则(　　)
A. φa变大，F变大 B. φa变大，F变小
C. φa不变，F不变 D. φa不变，F变小
B
例6、将电容器接在电压恒定为U的电源两端，电容器两平行极板面积足够大，两极板之间的距离为d，现将两极板分别围绕O、O'点逆时针旋转角度为θ=37°（sin37°=0.6，cos37°=0.8），如图中虚线所示，下列说法正确的是（　　）
A．两极板旋转之后，极板间的正对面积不变
B．两极板旋转之后，极板间的正对面积变大
C．两极板旋转之后，极板间的电场强度增大
D．两极板旋转之后，极板间的电场强度不变
C
U
U
C
U
平行板电容器之间间距增加
（2）平行板电容器充电后，切断电源
Q不变
2、第二类问题：定电荷量问题
d
U
U
C
U
E
平行板电容器之间间距增加
（2）平行板电容器充电后，切断电源
Q不变
d
U
U
C
U
E
平行板电容器之间正对面积增加
（2）平行板电容器充电后，切断电源
Q不变
S
U
U
C
U
E
平行板电容器之间填充高介电常数εr的物质
（2）平行板电容器充电后，切断电源
Q不变
εr
第二部分 点击在此输入你的标题内容
例6、(2024江苏扬州期中)如图所示,一个带负电的小球悬
挂在竖直放置的平行板电容器内部,接通S后,悬线与竖直
方向的夹角为θ,则(　　)
A.S闭合,减小A、B板间的距离,则θ增大
B.S闭合,减小A、B板间的距离,则θ减小
C.S断开,使B板竖直向上移动,则θ减小
D.S断开,增大A、B板间的距离,则θ增大
A
例7.(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
例8.(多选)如图，两块水平放置的平行正对的金属板a、b分别与电池两极相连，开始时开关S闭合，发现在距两板距离相等的P点有一个带电液滴处于静止状态，然后断开开关，并将b板向下平移一小段距离，稳定后，下列说法正确的是(　　)
A. 液滴将加速向下运动
B. 液滴将保持不动
C. P点电势升高，液滴在P点时电势能减小
D. P点电势升高，液滴在P点时电势能增大
BC
例9.(多选)如图，一平行板电容器充电后与电源断开，正极板与静电计连接,负极板接地，两板间有一个正试探电荷固定在P点，正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离，下列说法正确的是(　　)
A. 静电计指针张角变小
B. 静电计指针张角不变
C. 正电荷在P点的电势能减小
D. 正电荷在P点的电势能不变
AC
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谢
聆
听