人教版 (2019)必修 第三册4 电容器的电容优质课ppt课件

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摄影时如光线不足，你知道怎么办吗？
在如此短的时间内，仅靠电池直接给闪光灯提供电就能发出如此强的光吗？请你分析其中的奥妙！
说明：照相机的闪光灯，在不到0.001s的短暂时间内发出强烈闪光，瞬间电流很大，各种电池都不能承受。在实际中，常常用电容器帮助闪光灯实现它的功能。
带电体放在空中，它所带的电荷是会慢慢地失去的，为了保存电荷，我们就需要有一个能“装电荷的容器”。 能盛装东西的物体称为容器，能盛水的容器就可以称为水容器，以此类推，能容纳电荷的容器称为电容器。那么什么样的物体能有效地容纳电荷呢？
1.定义：电容器：任何两个彼此绝缘（电介质）又相隔很近的导体（两极板），组成一个电容器。
思考1：相邻两同学是否构成电容器？
（构成，中间空气绝缘，人是导体且靠很近 ）
平行板电容器——最简单的电容器
思考2：两个平行金属板夹上一层绝缘物质能否构成一个电容器？
（构成: 金属板导电是导体，这种电容器叫平行板电容器 ，其中的绝缘物质称之为电介质）
1、平行板电容器的构造：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）,就组成一个简单的平行板电容器。
3、电容器的作用：用来容纳(存储)电荷的装置。
4、带电特点：两极板电荷等量异号，分布在相对的两板内侧。（“电容器所带的电荷量”指一个极板所带电荷量的绝对值）
两板分别带等量异种电荷，每个极板带电量的绝对值叫电容器的带电量
二、电容器的充电和放电
★注意：若电容器保持与电源连接，则板间电压U不变；若断开电源，则极板所带电量Q不变。
①充电：把电容器的两个极板和电池的正负极相连，两个极板就分别带上了等量的异种电荷，这个过程叫充电。
a、充电电流：充电瞬间有短暂的电流，电流方向从电源正极流出，电流由大变小。
A.两极板带等量异种电荷B.两极板间有电压（与电源电压相等）C.两极板间有电场D.两极板间有电场能
b、与电源正极相连的极板带正电，电容器所带电荷量增加。
c、两极板间电压升高。
d、两极板间电场强度增大。
e、其它形式能转化为电场能。
在放电过程中导线上有短暂的电流产生
①放电：把充电后的电容器两极板接通，两极板上的电荷中和失去电荷，电容器不再带电，这个过程叫放电。
a、放电电流：电流方向从电容器正极板流出，电流由大变小。
b、电容器所带电荷量减少。
c、两极板间电压降低。
d、两极板间电场强度减小。
e、电场能转化为其它形式的能。
A.两极板带量为0B.两极板间电压U=0C.两极板间电场E=0D.两极板间无电场能
放电过程实质：是正、负电荷中和的过程。
电容器放电过程利用I-t图像测量电荷量Q
I-t图像“面积”表示电荷量
电容器放电过程I-t图像，是瞬间放电。
注意：蓄电池储存的不是电荷，是化学能。
3、电容器是储存电荷的装置。
4、电容器的电荷量 Q ：一个极板所带电量的绝对值。
①若保持与电源连接，则板间电压 U 不变；
②若断开电源，则极板所带电量 Q 不变。
圆柱型水容器的储水问题:
1、水位每升高 h，试比较 A、B、C 的储水量？
2、如何反映其储水本领？
既然电容器是用来储存电荷的，怎样描述电容器容纳电荷的本领呢？
那电容器储存电荷的本领如何表征呢？
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。
3、物理意义：电容C是表示电容器容纳电荷本领的物理量
4、单位：在国际单位制中单位是法拉（F） 1F=1C/V 常用单位：微法（μF);皮法（pF) 1μF=10-6F 1рF=10-12F
（如果一个电容器带1C电量时，两极间电压是1V，这个电容器的电容就是1F）
5、对电容器和电容的理解：
（1）电容器一个电学元件，而电容是一个物理量，它表征了电容器容纳电荷的本领。
（2）电容C是比值法定义的， ，由电容器本身的性质决定，与Q、U无关，不能说C与Q成正比、与U成反比。
6、由 推导
（4）电容器Q不可能无限增大，当Q足够大时会使空气电离。
对于给定的电容器，在描述电容量 C、带电量 Q、两板间电势差 U 的相互关系中，下列图中正确的是 ( )　
某一电容器，当所带电量为4×10-6C，两极板间的电势差为20v，求：（1）电容器的电容.（2）当所带电量减半时，电容器的电容为多少?（3）如果电容器不带电呢？
平行板电容的大小也是由电容器本身决定，与哪些因素有关？
平行板电容器是最简单，也是最基本的电容器，几乎所有电容器都是平行板电容器的变形。
实验探究：影响平行板电容器电容的因素
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。
探究平行板电容器电容C：(探究、理论表明)
平行板电容器的电容公式：
几种常用电介质的相对介电常数
空气的相对介电常数与1十分接近，研究中，空气对电容的影响一般可以忽略。
式中s 表示两板的正对面积，d 表示两板间的距离，k 是静电力常量, εr是电介质的相对介电常数，与电介质的性质有关。
3、公式是平行板电容器决定式，成比例关系。
『判一判』(1)两个靠近的导体一定能构成一个电容器。(　　)(2)电容大的电容器带电量不一定多。(　　)(3)电容的常用单位有μF和pF,1 μF＝103 pF。(　　)(4)其他条件不变时，平行板电容器的电容随极板正对面积的增大而增大。(　　)(5)其他条件不变时，平行板电容器的电容随极板间距离的增大而增大。(　　)(6)任何电介质的相对介电常数都大于1。(　　)
×　√　×　√　×　√　
【例】 （多选）下列哪些措施可以使电介质为空气的平行板电容器的电容变大些( 　)　 A．使两极板靠近些 B．增大两极板的正对面积 C．把两极板的距离拉开些 D．在两极板间放入云母
【例】对于一个确定的电容器的电容正确的理解是( 　)　 A．电容与带电量成正比 B．电容与电势差成反比 C．电容器带电量越大时，电容越大 D．对确定的电容器,每板带电量增加,两板间电势差必增加
平行板电容器的动态分析
（1）电容器始终与电源连接，U保持不变。
①由 判断电容C的变化。（C随 εr 、S、d的变化而变化。）
②由 判断Q的变化。
③由 判断E的变化。
（2）电容器充电后与电源断开，Q保持不变。
①由 判断电容C的变化。（C随 　、S、d的变化而变化。）
②由 判断U的变化。
③由 判断E的变化。
(Q不变时，E与d无关，只随 、S变化。）
【例】水平放置的平行板电容器与一电池相连，在电容器的两板间有一带正电的质点处于静止状态，现将电容器两板间的距离增大，则( 　)
A.电容变大，质点向上运动B.电容变大，质点向下运动C.电容变小，质点保持静止D.电容变小，质点向下运动
【例】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，接通开头Ｋ，电源即给电容器充电( 　)
A.保持Ｋ接通，减小两极板间的距离，则两极板间的电场强度减小B.保持Ｋ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Ｋ，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小D.保持Ｋ接通，在两极板间插入一块介质，则极板间的电势差增大
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
平行板电容器充电平衡后与电源断开，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
E与d无关，即E不变。
（1）按结构分：固定电容器和可变电容器。
（2）按形状分：圆柱电容器、平行板电容器、球形电容器。
（3）按电介质分：空气电容器、真空电容器、聚苯乙烯电容器、云母电容器、陶瓷电容器、电解电容电容器等。
（1）聚苯乙烯电容器：
以聚苯乙烯薄膜为电介质，两层铝箔为极板。
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。有“+”、“-”极之分，不能接反，不能接交流电。
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。
（1）电容器的击穿电压 加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压称为击穿电压。（2）电容器的额定电压电容器长期正常工作时所能承受的电压。电容器外壳上标的就是额定电压和电容，它比击穿电压要低。
3．电容器的额定电压和击穿电压
1、关于电容，下列说法中正确的是 （ ）A．电容器的极板上带电量越大，这只电容器的电容就越大B．电容器的极板间电压越大，这只电容器的电容就越大C．如果电容器两极板上没有带电，它的电容为零D．对某一个电容器来说，两板间的电势差随所带电量的增加而增加
2、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。若将此电容器两极板与电动势为12V的电池组相连，则电容器的电容为 pF。
3、电容器的电容C= 2.0×10-8F ，如果电容器两极板电压增加了10V，则电容器的带电量变化了多少？
4、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，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
5、平行板电容器充电平衡后与电源断开，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
6、 用电压为U的直流电源给电容为C平行板电容器充电，充完电后电容器两板间的场强大小为E。（1）充完电后，若仍闭合电键K，将电容器两极板正对面积变为原来的一半，则电容器的电容变为 ，流过导线中的电流方向为从 极板流向 极板。
（2）充完电后，若仍闭合电键K，将一块厚度为两板距离一半的平行于极板的矩形金属块放入两极板中间，电容器的电容变 ，流过导线中的电流方向为从 极板流向 极板。
7、如图所示，平行板电容器A、B间有一带电油滴P正好静止在极板正中间，现将两极板间稍错开一些，其它条件不变。则（ ） A．油滴将向上加速，电流计中电流由b流向a B．油滴将向下加速，电流计中电流由a流向b C．油滴将静止不动，电流计中电流由b流向a D．极板带电量减少，两板间电势差和场强不变
若水平放置的平行板电容器，两板相距5mm，电容为2μF，当将其充电到两板电压为100V时，一个质量为10-10g的带电尘埃正好在板间静止。则尘埃的电荷量为 C。
练习1．有一充电的平行板电容器，两板间电压为 3 V，现使它的电荷量减少3×10－4 C，于是电容器两板间的电压降为原来的 1/3 ，此电容器的电容是多大？电容器原来的带电荷量是多少？若电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容是多大？
答案: 150 μF　4.5×10－4 C　150 μF