人教版高中物理必修三 （電容器的電容）教學課件(第2課時)

電容器的電容第2課時第十章靜電場中的能量

技能儲備精析典題隨堂演練內容索引NEIRONGSUOYIN技能儲備1.實驗原理(1)電容器的充電過程如圖1所示，當開關S接1時，電容器接通電源，在靜電力的作用下自由電子從正極板經(jīng)過電源向負極板移動，正極板因

電子而帶

電，負極板因

電子而帶

電.正、負極板帶

的正、負電荷.電荷在移動的過程中形成電流.在充電開始時電流比較

(填“大”或“小”)，以后隨著極板上電荷的增多，電流逐漸

(填“增大”或“減小”)，當電容器兩極板間電壓等于電源電壓時電荷停止移動，電流I＝0.圖1失去正獲得負等量大減小(2)電容器的放電過程如圖2所示，當開關S接2時，相當于將電容器的兩極板直接用導線連接起來，電容器正、負極板上電荷發(fā)生

.在電子移動過程中，形成電流，放電開始電流較

(填“大”或“小”)，隨著兩極板上的電荷量逐漸減小，電路中的電流逐漸

(填“增大”或“減小”)，兩極板間的電壓也逐漸減小到零.圖2中和大減小2.實驗器材：6V的直流電源、單刀雙擲開關、平行板電容器、電流表、電壓表、小燈泡、導線若干.3.實驗步驟(1)按圖3連接好電路.(2)把單刀雙擲開關S接在上面，使觸點1和觸點2連通，觀察電容器的充電現(xiàn)象，并將結果記錄在表格中.(3)將單刀雙擲開關S接在下面，使觸點3和觸點2連通，觀察電容器的放電現(xiàn)象，并將結果記錄在表格中.(4)記錄好實驗結果，關閉電源.圖34.實驗記錄和分析實驗項目實驗現(xiàn)象電容器充電燈泡燈泡的亮度由

到

最后

(選填“明”“暗”或“熄滅”)電流表1電流表1的讀數(shù)由

到

最后為

(選填“大”“小”或“零”)電壓表電壓表的讀數(shù)由

(選填“大”或“小”)到

(選填“大”或“小”)最后為____明暗熄滅大小零小大6V電容器放電燈泡燈泡的亮度由

到

最后

(選填“明”“暗”或“熄滅”)電流表2電流表2的讀數(shù)由

到

最后為

(選填“大”“小”或“零”)電壓表電壓表的讀數(shù)由

(選填“大”或“小”)到___(選填“大”或“小”)最后為___明熄滅大小零大小零暗5.注意事項(1)電流表要選用小量程的靈敏電流計.(2)要選擇大容量的電容器.(3)實驗要在干燥的環(huán)境中進行.(4)在做放電實驗時，在電路中串聯(lián)一個電阻，以免燒壞電流表.例1

在如圖4所示實驗中，關于平行板電容器的充、放電，下列說法正確的是

A.開關接1時，平行板電容器充電，且上極板帶正電B.開關接1時，平行板電容器充電，且上極板帶負電C.開關接2時，平行板電容器充電，且上極板帶正電D.開關接2時，平行板電容器充電，且上極板帶負電一、電容器充、放電現(xiàn)象的定性分析精析典題圖4√解析開關接1時，平行板電容器充電，上極板與電源正極相連而帶正電，A對，B錯；開關接2時，平行板電容器放電，放電結束后上、下極板均不帶電，C、D錯.二、電容器充、放電現(xiàn)象的定量計算例２電流傳感器可以像電流表一樣測量電流，不同的是反應比較靈敏，且可以和計算機相連，能畫出電流與時間的變化圖像.圖5甲是用電流傳感器觀察電容器充、放電過程的實驗電路圖，圖中電源電壓為6V.先使開關S與1接通，待充電完成后，再把開關S與2接通，電容器通過電阻放電，電流傳感器將電流信息傳入計算機，顯示出電流隨時間變化的I－t圖像如圖乙所示.3.04×10－3507已知圖線與時間軸圍成的面積表示電荷量，根據(jù)圖像估算出電容器全部放電過程中釋放的電荷量為

C，該電容器電容為

μF.(均保留三位有效數(shù)字)圖5解析根據(jù)橫軸與縱軸的數(shù)據(jù)可知，一個格子的電荷量為8×10－5C，由大于半格算一個，小于半格舍去，因此I－t圖線與時間軸圍成的圖形所包含的格子個數(shù)為38，所以電容器全部放電過程中釋放的電荷量為q＝8×10－5C×38＝3.04×10－3C.根據(jù)電容器的電容C＝

可知，1.(多選)關于電容器的充、放電，下列說法中正確的是

A.充、放電過程中外電路有瞬間電流B.充、放電過程中外電路有恒定電流C.充電過程中電源提供的電能全部轉化為內能D.放電過程中電容器中的電場能逐漸減少123隨堂演練4√√1324解析電容器充、放電過程中會有電荷發(fā)生定向移動，外電路產(chǎn)生變化的瞬間電流，電容器充、放電結束，電流消失，A對，B錯；充電過程中電源提供的電能部分轉化為電容器的電場能，C錯；放電過程中電容器中的電場能轉化為其他形式的能，D對.2.據(jù)報道，科學家發(fā)明了一種新型超級電容器，能讓手機幾分鐘內充滿電.某同學假日登山途中，用該種電容器給手機電池充電，下列說法正確的是

A.該電容器給手機電池充電時，電容器的電容變大B.該電容器給手機電池充電時，電容器存儲的電能變少C.該電容器給手機電池充電時，電容器所帶的電荷量可能不變D.充電結束后，電容器不帶電，電容器的電容為零1234√1234解析電容是描述電容器容納電荷的本領大小的物理量，與電容器的電壓及電荷量無關，故A、D錯誤；當該電容器給手機電池充電時，電容器存儲的電荷量減小，則電能變少，故B正確，C錯誤.3.(多選)如圖6所示是電容器充、放電電路.配合電流傳感器，可以捕捉瞬間的電流變化，并通過計算機畫出電流隨時間變化的圖像.實驗中選用直流8V電源，電容器選用電解電容器.先使單刀雙擲開關S與1端相連，電源向電容器充電，這個過程可瞬間完成.然后把單刀雙擲開關S擲向2端，電容器通過電阻R放電，傳感器將電流傳入計算機，圖像上顯示出放電電流隨時間變化的I－t曲線.以下說法正確的是

1234圖6√√√A.電解電容器用氧化膜做電介質，由于氧化膜很薄，所以電容較小B.隨著放電過程的進行，該電容器兩極板間電壓逐漸減小C.由傳感器所記錄的該放電電流圖像可以估算出該過程中電容器的放電電荷量D.通過本實驗可以估算出該電容器的電容值解析電解電容器用氧化膜做電介質，因氧化膜很薄，板間距離很小，所以電容很大，A錯；1234由U＝

可知，因電容器電容不變，放電過程中電容器所帶電荷量逐漸減小，所以電容器兩極板間電壓逐漸減小，B對；由I＝

，再結合放電電流隨時間變化的I－t曲線可知C對；根據(jù)I－t曲線可求出放電過程中電容器的放電電荷量，再由電容器放電瞬間電壓與電源電壓相等，根據(jù)U＝

即可求出電容器的電容值，D對.4.電路中電流大小可以用電流傳感器測量，用電流傳感器和計算機可以方便地測出電路中電流隨時間變化的曲線.某興趣小組要測定一個電容器的電容，選用器材如下：待測電容器(額定電壓為16V)；電流傳感器和計算機；直流穩(wěn)壓電源；定值電阻R0＝100Ω、單刀雙擲開關；導線若干.實驗過程如下：①按照圖7甲正確連接電路；②將開關S與1端連接，電源向電容器充電；③將開關S擲向2端，測得電流隨時間變化的I－t圖線如圖乙中的實線a所示；④利用計算機軟件測出I－t曲線和兩坐標軸所圍的面積.請回答下列問題：1234圖7(1)已知測出的I－t曲線和兩坐標軸所圍的面積為42.3mA·s，則電容器的電容C＝

F；12344.7×10－3解析由I－t圖像得到開始時電流為I＝90mA＝0.09A故最大電壓為U＝IR0＝0.09A×100Ω＝9V(2)若將定值電阻換為R1＝180Ω，重復上述實驗步驟，則電流隨時間變化的I－t圖線應該是圖丙中的曲線

(選填“b”或“c”).1234c解析換用阻值為180Ω的定值電阻，根據(jù)Im＝

，則第2次實驗的最大電流小些，故選c.本課結束電容器的電容

新知講解一、電容器新知講解一、電容器定義：任何兩個彼此絕緣又相距很近的導體組成一個電容器。電介質電容器的極板電容器的極板新知講解

1.固定電容器：電容固定不變。二、常用電容器電解電容器（用鋁箔做一個極板，以鋁箔上很薄的一層氧化膜為電介質，用浸過電解液的紙做另一個極板）（正負極不能接反，不能接交流電）聚苯乙烯電容器（以聚苯乙烯薄膜為電介質，兩層鋁箔為極板）聚苯乙烯電容器及其符號電解電容器及其符號新知講解

2.可變電容器：兩極由兩組鋁片組成，固定的一組鋁片叫做定片；可以轉動的一組鋁片叫做動片；空氣為電介質。通過改變兩極間的正對面積或距離來改變電容。二、常用電容器可變電容器及其符號新知講解

1.電容器的擊穿電壓三、電容器使用時應注意的問題

2.電容器的額定電壓

3.電解電容器的極性加在電容器兩極板上的電壓不能超過某一限度，超過這個限度，電介質將被擊穿，電容器損壞，這個極限電壓稱為擊穿電壓。電解電容器在使用時注意正負極，長引腳為正極。電容器正常工作時兩極板上的最大電壓。電容器外殼上標的就是額定電壓，它比擊穿電壓要低。典例探究例1：某電容器上標有“1.5μF9V”的字樣，則（）A.該電容器所帶電荷量不能超過1.5CB.該電容器所加電壓不能超過9VC.該電容器擊穿電壓為9VD.當給該電容器加4.5V的電壓時，它的電容值變?yōu)?.75μFB新知講解四、電容器充放電

1.將電容器兩個極板帶上等量異種電荷的過程，叫電容器的充電。＋＋＋＋＋＋＋＋－

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＋Q－Q正極板負極板有短暫的電流兩極間有電壓兩板分別帶等量異種電荷，每個極板帶電量的絕對值叫電容器的帶電量E新知講解四、電容器充放電

2.用導線將充電后的電容器兩極接通，兩極失去電荷的過程，叫電容器的放電。＋＋＋＋＋＋＋＋－

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＋Q－Q在放電過程中導線上有短暫的電流產(chǎn)生U=0新知講解四、電容器充放電充電放電新知講解五、電容充電后的電容器兩極間的電壓，叫電容器的電壓。電容器的帶電量Q越多，電壓U越高。＋＋＋＋＋＋＋＋－

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＋Q－Q兩極間有電壓E

Q與U成正比，比值Q/U是常量。新知講解五、電容電容器帶電與水桶盛水類比：h=1cmh=2cmV=1Sdm3V=2Sdm3

新知講解五、電容電容器帶電與水桶盛水類比：h=1cmV=1Sdm3V=4Sdm3

h=1cm新知講解五、電容容納儲存水容納儲存電荷電荷量Q水量V電勢差U水位差h橫截面S電容C+++++++++---------

電容器水容器

新知講解五、電容

1.定義：電容器所帶電荷量Q與電容器兩極板間的電勢差U的比值，叫電容器的電容。

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＋Q－Q

新知講解五、電容

2.電容的單位：法拉，簡稱法，符號F。還有：微法（μF）、皮法（pF）1F=1C/V當一個電容器帶1C電量時，兩極間電壓是1V，那么這個電容器的電容就是1F

新知講解六、平行板電容器的電容

兩極板間距離兩極板正對面積靜電力常量

新知講解六、平行板電容器的電容幾種常用電介質的相對介電常數(shù)電介質空氣煤油石蠟陶瓷玻璃云母水1.000522.0~2.164~116~881空氣的相對介電常數(shù)與1十分接近，研究中，空氣對電容的影響一般可以忽略。典例探究例2.如圖所示，是一個由電池、電阻R與平行板電容器組成的串聯(lián)電路，在增大電容器兩極板間距離的過程中(

)A.電阻R中沒有電流B.電容器的電容變小C.電阻R中有從a流向b的電流D.電阻R中有從b流向a的電流BC