高中物理人教必修三10.4 電容器的電容（課件）

1、新人教版 必修三第十章 靜電場(chǎng)中的能量第4節(jié) 電容器的電容 水可以用容器儲(chǔ)存起來，電荷也可以用一個(gè)“容器”儲(chǔ)存起來。圖中的元件就是這樣的“容器” 電容器。那么，它內(nèi)部的構(gòu)造是怎樣的？它是怎樣“裝進(jìn)”和“倒出”電荷的呢？問題導(dǎo)入：電容器是電氣設(shè)備中的一種很重要的元件，在電子技術(shù)和電工技術(shù)中有很重要的應(yīng)用。一.電容器:電容器從外形上來看有很多種，有方的,扁的，圓柱型的平行板電容器電介質(zhì)電容器的極板電容器的極板 1.定義：在兩個(gè)相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì)電介質(zhì)（空氣也是一種電介質(zhì)），就構(gòu)成了一個(gè)最簡(jiǎn)單的電容器，叫做平行板電容器。任何兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體都可以構(gòu)成電容器。觀察電容

2、器的充.放電現(xiàn)象2、電容器的充電和放電過程 （1）充電：使電容器的兩個(gè)極板分別帶上等量的異種電荷，這個(gè)過程叫充電。UG+ + + + + +-Q+Q- - - - - -電容器的帶電量Q：每個(gè)極板上所帶電量的絕對(duì)值。電場(chǎng)能電能Q,U ,E 穩(wěn)定后不變2、電容器的充電和放電過程 （2）放電：已經(jīng)充電的電容器兩極板上的電荷的中和過程，叫放電。+ + + + + +Q+QUG電場(chǎng)能電能Q,U ,E 穩(wěn)定后不變2、電容器的充電和放電過程 （1）充電： 帶電量 Q 增加，板間電壓U 增加，板間場(chǎng)強(qiáng) E 增加，電能電場(chǎng)能（2）放電： 帶電量 Q 減少，板間電壓U 減小，板間場(chǎng)強(qiáng) E 減小，電場(chǎng)能電能【注意

3、】當(dāng)電容器帶電量發(fā)生改變時(shí)，電路中有電流；穩(wěn)定后電路中無電流，因?yàn)閮蓸O板絕緣，電流通不過。3.電容器能起什么作用呢？ 用來容納(存儲(chǔ))電荷的裝置.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：用傳感器觀察電容器的放電過程微元法:Q =I t 容納儲(chǔ)存水容納儲(chǔ)存電荷電荷量 Q水量 V電容器水容器 電容器用來儲(chǔ)存電荷的，怎樣描述其儲(chǔ)存電荷的本領(lǐng)呢電勢(shì)差 U水位差 hhhABC水位每升高 h，比較 A、B、C 的儲(chǔ)水量, 哪個(gè)儲(chǔ)水本領(lǐng)大如何反映其儲(chǔ)水本領(lǐng)？容納儲(chǔ)存水容納儲(chǔ)存電荷電荷量 Q水量 V電勢(shì)差 U水位差 h橫截面 S電容器水容器電容C 電容器用來儲(chǔ)存電荷的，怎樣描述其儲(chǔ)存電荷的本領(lǐng)呢二.電容:1.定義：電容器所帶電量 Q 與電

4、容器兩極板間電勢(shì)差U 的比值，叫電容器的電容。（符號(hào)：C） 定義式： 2.在數(shù)值上等于使電容器兩極板間的電勢(shì)差增加1V所需要增加的電荷量。 3.電容器的電容由本身結(jié)構(gòu)決定，與Q、U 無關(guān).4.單位：法拉（F ） 1F=1C/ V 1F=106F=1012pF5.物理意義：描述電容器容納電荷的本領(lǐng)。電容越大，表明在相同電勢(shì)差情況下，電容器所帶的電荷越多.6.擊穿電壓和額定電壓： 加在電容器兩極板上的電壓不能超過某一個(gè)限度，超過這個(gè)限度，電介質(zhì)將被擊穿，這個(gè)電壓稱為擊穿電壓。 電容器正常工作時(shí)兩極板上的最大電壓，稱為額定電壓。額定電壓比擊穿電壓低外殼上標(biāo)的電壓是額定電壓例1.某一電容器標(biāo)注的是：“

5、300V,5F”，則下述說法正確的是A.該電容器可在300V以下電壓正常工作B.該電容器只能在300V電壓時(shí)正常工作C.電壓是200V時(shí)，電容仍是5FD.電壓超過300V，該電容器可能會(huì)被擊穿【ACD】例2.平行板電容器充電后與電源斷開, 電容器所帶電荷量為Q=410-8 C,兩板電壓為U=2V.1.該電容器電容為多少？2.因放電,兩板電壓變?yōu)閁=1V,該電容為多少?3.若再將兩板距離變?yōu)樵瓉淼?倍,其電壓為多少？1.210-8F 2. 210-8F 3. 2V（C不由Q、U決定 ）Q=CU （Q由C、U決定）（U由Q、C決定 ）電容器的電容與是否帶電或與帶電量的多少無關(guān)問題：電容器的電容取決

6、于什么因素？三平行板電容器的電容平行板電容器組成結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)原理：靜電計(jì)在實(shí)驗(yàn)中的作用：反映兩極板之間的電壓，電壓越大，靜電計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)的角度就越大。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及過程：實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)公式Q、S保持不變時(shí)，d越大，C越小Q、 d 保持不變時(shí)， S越大，C越大Q、d、S保持不變時(shí)， 插入介質(zhì)，C越大兩板間距離兩板正對(duì)面積介電常數(shù)真空r=1靜電力常量 電容器的電容是電容器本身的結(jié)構(gòu)決定，與是否帶電或與帶電量的多少無關(guān).決定電容大小的因素：公式內(nèi)容公式特點(diǎn)定義式(不成比例）決定式（成比例）意義反映容納電荷的本領(lǐng)反映了影響電容大小的因素聯(lián)系電容器容納電荷的本領(lǐng)由Q/U來量度，由本身的結(jié)構(gòu)(如平行板電容器的r、S

7、、d等因素)來決定平行板電容器典型問題：類型一：保持電容器的兩極板與電源相連十 十 十 十 十 十 十 十 一 一 一 一 一 一 一 一U不變Q=CUd 增大，E 減小類型二：充電后，切斷與電源的連接 十 十 十 十 十 十 十 十 一 一 一 一 一 一 一 一Q不變E不變結(jié)論：平行板電容器的電場(chǎng)強(qiáng)度只與板板所帶的電荷量、相對(duì) 介電常數(shù)及極板正對(duì)面積有關(guān)，與兩極板的距離無關(guān)。U=Q/CE=U/d 例3.平行板電容器充電平衡后仍與電源相連，兩極板間的電壓是U，充電荷量為Q，兩極板間場(chǎng)強(qiáng)為E，電容為C，現(xiàn)將兩極板間距離減小，則 （ ） A.Q變大 B.C變大 C.E不變 D.U變小AB 例4.

8、平行板電容器充電平衡后與電源斷開，兩極板間的電壓是U，充電荷量為Q，兩極板間場(chǎng)強(qiáng)為E，電容為C，現(xiàn)將兩極板間距離減小，則（ ） A.Q變大 B.C變大 C.E不變 D.U變小BCDE與d無關(guān)，即E不變。 例5.如圖所示，平行板電容器A、B間有一帶電油滴P正好靜止在極板正中間，現(xiàn)將兩極板間稍錯(cuò)開一些，其它條件不變。則（ ）A油滴將向上加速，電流計(jì)中電流由b流向aB油滴將向下加速，電流計(jì)中電流由a流向bC油滴將靜止不動(dòng)，電流計(jì)中電流由b流向aD極板帶電量減少，兩板間電勢(shì)差和場(chǎng)強(qiáng)不變D 例6.如圖所示,平行板電容器帶有等量異種電荷,與靜電計(jì)相連,靜電計(jì)金屬外殼和電容器下極板都接地,在兩極板間有一固定在P點(diǎn)的點(diǎn)電荷。以E表示兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度,Ep表示點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能,表示靜電計(jì)指針的偏角。若保持下極板不動(dòng),將上極板向下移動(dòng)一小段距離至圖中虛線位置,則()A.增大,E增大B.增大,Ep不變C.減小,Ep增大 D.減小,E不變 D四