2.4 电容器 电容 —鲁科版高中物理选修3-1课件(共35张PPT)

(共35张PPT)
第4节
电容器
电容
第2章
电势能与电势差
摄影时如光线不足,你一定知道用闪光灯，在如此短的时间内,仅靠电池直接给闪光灯供电就能发出如此强的光吗?请你探究分析其中的奥妙!
内置闪光灯的相机
莱顿瓶
-----存储电荷的装置
也可称为“电容器”
探究感应起电机的构造与工作原理
一.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.
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),就组成一个最简单的电容器,叫做平行板电容器
①作用:可以容纳电荷.
1.电容器的构造:
2.电容器的工作状态:
②充电：使电容器带电的过程,叫充电.电容器的每一个极板所带电量的绝对值,叫做电容器的带电量.充电后,两极板间有电场存在,电容器从电源获得电能储存在电场中,因此充电的过程是电容器储存电能的过程.
②充电：使电容器带电的过程,叫充电.电容器的每一个极板所带电量的绝对值,叫做电容器的带电量.充电后,两极板间有电场存在,电容器从电源获得电能储存在电场中,因此充电的过程是电容器储存电能的过程.
③放电:使电容器两极板上的电荷中和的过程.是电场能转化为其他能的过程
3.电容器的带电量
电容器所带的电荷量，是指每个极板所带的电荷量Q的绝对值
二.电容
充电后的电容器的两极板间有电势差,这个电势差跟电容器所带的电荷量有关
实验表明：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差成正比，比值Q/U
是一个常量。不同的电容器，这个比值一
般是不同的。
这个比值表征了电容器储存电荷的特性
思考
1、定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫做电容器的电容，用C来表示。
2、电容器的电容在数值上等于两极板间的电势差为1V时电容器需带的电荷量。
即
C=Q/U
1.电容器起了什么作用？
储存电荷
2.电容器可类比成什么呢?
电容器
类比为容器
（水杯）
思考与讨论
1.水杯存水的本领由什么来决定?
水容器的容积(本身机构决定)
2.如何表征大容器的储水本领大呢?
电容器与水容器
横截面大的需要的水多
s
电量
Q∝U
C
水量
m∝h
对一个确定的电容器而言，电容是不变的，C与Q、U无关。
对一个确定的水容器而言，水容是不变的，与m、h无关。
思考与讨论
那电容器储存电荷的本领如何表征呢？
3、电容的物理意义：表征电容器容纳（储存）电荷本领的物理量。
4、单位：在国际单位制中电容的单位是法拉（F），常用单位还有微法（μF）和皮法（pF）
1F=106μF=1012pF
最简单的电容器是平行板电容器
猜想：平行板电容器的电容跟哪些因素有关？
两极板间的距离d
两极板间的正对面积S
是否插入电介质或电介质的种类。
实
验
探
究
请看实验
三.平行板电容器的电容
1、平行板电容器的电容C跟介电常数ε成
正比，跟正对面积S正比，跟极板间的距离d成反比。
2、平行板电容器的电容公式：
C=εS/4πkd
(式中k为静电力常量)
重要说明
思考与讨论⑴
：平行板电容器充电后，继续保持电容器的两极板与电源相连接。在这种情况下，如果增大两极板间的距离d，那么，两极板间的电势差U、电容器所带的电量Q、两极板间的场强E各如何变化？
解析：平行板电容器充电后，继续保持电容器的两极板与电源相连接，其电势差恒等于电源电压，并保持不变。
⑴
C=εS/4πkd　∝　εS/d
⑶
E=　U/d　∝　1/d
⑵
Q=CU=　UεS/4πkd　∝　εS/d
保持两极板的Ｕ不变的实验探究
思考与讨论⑵
：
平行板电容器充电后，切断与电源的连接。在这种情况下，如果增大d，则U、Q、E各如何变化？
解析：平行板电容器充电后，切断与电源的连接，电容器不存在充、放电的可能性，两极板上的带电量Q始终不变。
C=εS/4πkd∝εS/d
U=Q/C=Q/（εS/4πkd）∝d/εS
E=U/d=Q/Cd=Q/（εSd/4πkd）=
πkQ/εS
∝
1/εS
保持两极板的Ｑ不变的实验探究
电容器是一储能元件。
纸质电容器
陶瓷电容器
电解电容器
钽电容器
展示各种电容器实物
四.常用电容器及其构造
本题的思路是：当d（或变化ε、S）发生变化，用
C=εS/4πkd判断C的变化，再用C=Q/U判断出Q（或U）的变化，最后用
E=U/d=Q/Cd判断E的变化。
　　比较⑴、⑵两类题型的解析过程，可以看到，抓住Q（或U）不变这个条件是一个关键。
3、平行板电容器充电后的两类典型情况：
⑴电容器始终连接在电源上，两极间的电压U保持不变。
⑵电容器充电后，切断与电源的连接，电容器的带电荷量Q保持不变。
请带着这样以下几个问题阅读课本常用电容器部分内容。
⑴常用电容器，从构造上看，可以分为哪两类？
⑵常用的固定电容器有哪些？
⑶电解电容器与其它常用电容器相比有什么显著
特征？
⑷电容器常见的损坏原因是什么？
常用电容器可分为固定电容器和可变电容器。
聚苯乙烯电容器和电解电容器
电解电容器的正、负极性是固定的。
加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这一限度电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压叫击穿电压。
【例】两平行金属板，正对放置，充电后两极间的电势差为2V，两极板带电量分别为+6×10-6C和-6×10-6C，求：(1)电容C；
(2)若电势差升高1V，电容C’和所带电量Q’为多少?
【解析】电容器的电容C=Q/U，但电容是由电容器的构造决定的，跟Q、U无关.
(1)根据电容的定义式
C=Q/U=(6×10-6/2)F=3×10-6F
(2)若电势差升高1V，电容器的电容仍不变，而此时所带电量
Q′=CU′=3×10-6×3C=9×10-6C
例2
、如图所示，是描述对给定的电容器充电时极板上带电量Ｑ极板间电压Ｕ和电容Ｃ之间的关系的图象，其中正确的是
答案：ＢＣＤ
一、电容器
1、定义
2、工作过程：充电与放电过程
二、电容
1、定义
2、单位
3、电容的物理意义
三、平行板电容器的电容
1、决定电容大小的几个因素
2、平行板电容器的电容公式：
3、平行板电容器充电后的两类典型情况：
四、常见电容器
小结
例2、两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示．接通开关S，电源即给电容器充电．则(　　)
A．保持S接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小
B．保持S接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电荷量增大
C．断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小
D．断开S，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大
电容器两极板上的电势差U不变
E=U/d，E增大
d减小
插入介质
C增大，Q=CU，
Q增大
例2、两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示．接通开关S，电源即给电容器充电．则(　
)
A．保持S接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小
B．保持S接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电荷量增大
C．断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小
D．断开S，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大
电容器两极板上的电荷量Q不变
d减小
插入介质
C增大，Q=CU，
U减小
C增大，Q=CU，
U减小
BC
例3、如图所示，是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路，在增大电容器两极板间距离的过程中(　　)
A．电阻R中没有电流
B．电容器的电容变小
C．电阻R中有从a流向b的电流
D．电阻R中有从b流向a的电流
BC
作业
１．对电容的实际应用：静电计及电容传感器的原理及利用电容进行测量的仪器进行分析与归纳
２．完成问题与练习