10.4 电容器的电容 课件—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册34 张PPT

第4节电容器的电容
第十章静电场中的能量
知识点 电容器
(1)任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，组成一个电容器。
(2)作用：容纳电荷
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电容器的极板
电容器的极板
电介质
知识点 电容器
(3)电容器的充放电
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.
极板间的场强增强
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知识点 电容器
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知识点 电容器
充电特点
①有电流，电流方向为由电源的正极流向电容器正极板，电流由大到小
②电容器所带电荷量增加
③电容器两极板间电势差增大
④电容器中电场强度增强。
⑤当电容器充电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器两极板间电势差与充电电压相等，两极板带有一定量的等量异种电荷。
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知识点 电容器
(3)电容器的充放电
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
极板间的场强减小
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知识点 电容器
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新知探究
知识点 电容器
放电特点
①有电流，电流方向是从电容器正极板经电阻流向负极板，电流由大到小。
②电容器所带电荷量减少。
③电容器两极板间电势差减小。
④电容器中电场强度减弱。
⑤当电容器放电结束后，电路中无电流，两极板间电势差为0，带电荷量为0
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知识点 电容
(1)定义：电容器所带电量Q与电容器两极间的电压U的比值，叫电容器的电容。
(2)公式：C＝????????.
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新知探究
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
－ － － － － － － －
＋Q
－Q
容纳电荷的本领，
与水桶截面积S类比
知识点 电容
电容器带电与水桶盛水类比
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新知探究
h=1cm
h=2cm
V=1dm3
V=2dm3
V与h成正比
V/h是定值
水桶截面积
知识点 电容
电容器带电与水桶盛水类比
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新知探究
h=1cm
h=2cm
V=1dm3
V=2dm3
水桶V/h=S越大，容纳水的本领越强
S与V 、 h无关
知识点 电容
(3)单位：在国际单位制中，电容的单位是法拉，简称法，符号是F，常用单位还有微法（μF）和皮法（pF）
1 F＝106 μF＝1012pF.
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新知探究
知识点 电容
(4)物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量．
(5)电容由电容器本身的构造决定：
电容器的电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量，用比值C＝????????来定义，但它却是由电容器自身的构造决定的，与所带电荷量Q和所加电压U无关．即使电容器不带电，其电容仍然存在，并且是一个确定的值
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名师指点
电容器的Q?U图象
通过Q?U图象来理解C＝????????，如图所示，在Q?U图象中，电容是一条过原点的直线的斜率，其中Q为一个极板上所带电荷量的绝对值，U为两极板间的电势差
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名师指点
电容器的Q?U图象
可以看出，电容器电容也可以表示为C＝??????????，即电容器的电容的大小在数值上等于两极板间的电压增加(或减小)1 V所需增加(或减少)的电荷量．
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知识点 电容
例：如图所示，将平行板电容器两极板分别接在电压是6V的电池组正负极，跟电池组负极相连的极板带电量为-9.0×10-8C ，则电容器的带电量为 C，电容器的电容为 PF。若将此电容器两极接电压12V的电池组正负极，电容器的电容为 PF。
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新知探究
9.0×10-8
1.5×104
1.5×104
知识点 平行板电容器的电容
(1)探究影响平行板电容器电容的因素
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新知探究
知识点 平行板电容器的电容
(1)探究影响平行板电容器电容的因素
①保持Q和d不变，减小两极板间的正对面积S，电势差U变大，电容C变小。
②保持Q和S不变，增大两极板的距离d，电势差U变大，电容C变小。
③保持Q、S、d不变，插入电介质，电势差U变小，电容C变大。
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知识点 平行板电容器的电容
(2)公式：C=εS4πkd
两板间距离d，两板的正对面积S，两板间电介质的介电常数ε，静电力常量k=9.0×109N?????2/????2
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知识点 平行板电容器的电容
(3)两个公式的对比
①C＝????????为定义式，对一个结构确定的电容器，电容C是不变的，电荷量Q与电势差U成正比。本式对所有电容器普遍适用。
②C=εS4πkd是平行板电容器电容的决定式，即????∝????,????∝ε,????∝1????。本式仅适用于平行板电容器。
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知识点 平行板电容器的电容
(4)平行板电容器两类典型问题
①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？
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。
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知识点 平行板电容器的电容
⑴ C=εS/4πkd　∝　εS/d
⑵ Q=CU=　UεS/4πkd　∝　εS/d
⑶ E=　U/d　∝　1/d
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知识点 平行板电容器的电容
(4)平行板电容器两类典型问题
②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？
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。
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新知探究
知识点 平行板电容器的电容
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
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新知探究
知识点 平行板电容器的电容
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新知探究
知识点 平行板电容器的电容
例：平行板电容器充电平衡后仍与电源相连，两极板间的电压是U，充电荷量为Q，两极板间场强为E，电容为C，现将两极板间距离减小，则 （ ）
A.Q变大 B.C变大
C.E不变 D.U变小
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新知探究
1.如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，现将平行板电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，则（?? ）
A.?电容器的电容减小??????????????????????????????????????????????
B.?电容器两极板间电压增大
C.?电容器所带电荷量增大???????????????????????????????????????
D.?电容器两极板间电场强度不变
课堂训练
解析：A．根据电容公式 C=εS4πkd ，将平行板电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，d减小，电容增大。A不符合题意；
B．电容与电源相连，电压不变。B不符合题意；
C．根据电容公式得 Q=CU，电量增多，C符合题意；
D．根据公式 E=????????
可知，场强增大。D不符合题意。
故答案为：C。
答案：C
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课堂训练
2.如图所示，平行板电容器的两极板接于电池两极，一带电小球悬挂在电容器内部，闭合电键k，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ，则下述说法正确的是（?? ）
A.?电键k断开，A板向B板靠近，则θ增大
B.?电键k断开，A板向上移动，则θ增大
C.?保持电键k闭合，A板向B板靠近，则θ变小
D.?保持电键k闭合，A板向上移动，则θ变小
课堂训练
解析：A．若断开K，电容器带电量保持不变，由C=εS4πkd 和C＝????????以及????=???????? 可得
由于Q、S不变，A板向B板靠近，虽然d变小，但电场强度不变，故电场力不变，则 不变，A不符合题意；
B．若断开K，由 得，Q不变，A板向上移动，S变小，E变大，则 变大，B符合题意；
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课堂训练
解析：C．若保持K闭合，则电容器两极板之间的电压保持不变，因此根据 可知，当将A板向B板靠近时，d变小，电场强度增大，则电场力增大， 将增大，C不符合题意；
D．若保持K闭合，则电容器两极板之间的电压保持不变，因此根据 可知，A板向上移动，d不变，电场强度不变，则电场力不变， 将不变，D不符合题意。
故答案为：B。
答案：B
课堂训练
3. 如图所示，让平行板电容器带电后，静电计的指针偏转一定角度，若不改变两极板带的电量而减小两极板间的距离，同时在两极板间插入电介质，那么静电计指针的偏转角度(???? )
A.?一定减小???????????????????????????
B.?一定增大???????????????????????????
C.?一定不变???????????????????????????
D.?可能不变
课堂训练
解析：由题，减小两极板间的距离，同时在两极板间插入电介质，根据电容的决定式C=εS4πkd，可知，电容增大，电容器的电量不变，由C＝????????得知，板间电势差减小，则静电计指针的偏转角度一定减小，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
答案：A
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课堂训练
谢谢