2021学年选修3-1第一章 静电场8 电容器与电容备课课件ppt

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1．电容器：任何两个___________而又相互靠近的_______，都可看成一个电容器，这两个导体称为电容器的______．电容
器可以容纳________．
2．电容：电容器所带电荷量 Q 与电容器两极板间的电势
差 U 的________叫电容器的电容．定义式为 C＝________.
3．平行板电容器的电容：电容 C 与平行板间电介质的介电常数ε 、正对面积S成 _________ ，与极板间距离d成
_________，决定式 C＝________.
4．电容器的分类(1)按电容是否可变分类：______电容器和______电容器．(2)按电介质分类：聚苯乙烯电容器、_______电容器、陶
5．(双选)一个空气平行板电容器，极板间距离为 d，正对面积为 S，充以电荷量 Q 后，两极板间电压为 U，为使电容器
的电容加倍，可采用的办法是(UA．将电压变为2
B．将带电荷量变为 2QC．将极板正对面积变为 2SD．在两极板间充满介电常数为 2 的电介质
知识点 1 电容器与电容
1746 年，荷兰莱顿大学的物理学家马森布洛克发明了一种具有蓄电功能的电容器．由于该电容器诞生在荷兰都市莱顿，人们将其称之为“莱顿瓶”，由此开始了人类使用电容器的历史．
当时改进后的莱顿瓶是这样的，把玻璃瓶的内壁与外壁都用金属箔贴上，在莱顿瓶顶盖上插一根金属棒，它的上端连接一个金属球，它的下端通过金属链与内壁相连．这样莱顿瓶实际上是一个普通的电容器．若把它的外壁接地，而金属球连接到电荷源上，则在莱顿瓶的内壁与外壁之间会积聚起相当多的电荷．当莱顿瓶放电时可以通过相当大的电流．
(1)电容器：任何两个________________而又相互靠近的_____________ ，都可以构成一个电容器．电容器带电时，___________________________________________ 即为电容器所带的电荷量．
(2)电容器的工作基础．
①充电：使电容器的极板____________的过程称为充电，
充电后两极板带等量异种电荷．
②放电：使充电后的电容器____________的过程叫做放电．
一个极板所带电荷量的绝对值
①定义：电容器所带电荷量 Q 与电容器的两极板间的电势
差 U 的________，叫做电容器的电容．
②定义式：C＝________.
③电容的国际制单位是________ ，简称________ ，符号________ ，此外还有________、________，三者关系是____________________________________．
④物理意义：表征电容器________电荷本领的物理量，在数值上等于使电容器两板间的电压为________时电容器需要带的电荷量，与电容器是否带电________，与 Q、U________.
1 F＝106 μF＝1012 pF
(1)基本结构：两块彼此绝缘而又互相靠近的平行金属板组
(2)带电特点：两板电荷等量异号，分布在相对两板的内侧．
2．电容器的充放电过程
(1)充电过程的特点(如图 1－8－2 所示)．
①充电电流：电流方向是从正极板流进，电流由大到小．②电容器所带电荷量增加．③电容器两极板间电压升高．④电容器中电场强度增加．
注意：当电容器充电结束后，电容器所在电路中无电流，
电容器两极板间电压与充电电压相等．
(2)放电过程的特点(如图 1－8－3 所示)．
①放电电流：电流方向是从正极板流出，电流由大到小．②电容器上电荷量减少．
③电容器两极板间电压降低．④电容器中电场强度减弱．
⑤电容器的电场能转化成其他形式的能．
注意：放电的过程实际上就是电容器极板正、负电荷中和
的过程，当放电结束时，电路中无电流．
3．对电容器和电容的几点理解
(1)电容器是一种仪器，而电容是一个物理量，它表征了电
(2)电容器的电荷量是一个极板上电荷量的绝对值．
(3)电容 C 是用比值定义法定义的，本章学过的电场强度 E、
Q 成正比、与 U 成反比，电容 C 由电容器本身的性质决定，与Q、U 的大小无关．
【例 1】下列关于电容器的叙述中错误的是(
A．电容器是储存电荷和电能的容器，只有带电的电容器才称为电容器B．任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，都能组成电容器，而且跟这两个导体是否带电无关C．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的绝对值D．电容器充电过程是将其他形式的能转变成电容器的电能并储存起来；电容器放电过程是将电容器储存的电能转化为其他形式的能
解析：并不是只有带电时的电容器才称为电容器，A 错，B 对．每个极板所带电荷量的绝对值称为电容器的带电荷量，C 对．电容器充电的过程中其他形式的能转化为电能，放电过程中电能转化为其他形式的能，D 对．
【例 2】下列关于电容器的说法中，正确的是(
A．电容越大的电容器，带电荷量也一定越多B．电容器不带电时，其电容为零无限制地增大D．电容器的电容跟它是否带电无关
解析：电容器的电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量，这是比值法定义的物理量，C 与电容器所带电量 Q 和两极板间电压无关，故 D 选项正确．答案：D
【触类旁通】1．(双选)关于电容器及它的充放电，下列说法正确的是
A．电容器是一个阻值很大的电阻器B．把电容器接在直流电路中可以导电C．把电容器接在直流电路中是不导电的D．把电容器接在电路中，两端有电压，电容器两极板就带电
解析：由电容器的定义可知，电容器的两极板彼此绝缘，在直流电路里是不导电的，与电阻器有本质的区别，故选项 A、B 错误，选项 C 正确；当电容器接在电路中时，电容器的两端就产生了电压，这样就会使电容器的两极板带电，故选项 D 正确．
2．电容的大小取决于(
A．电容器的带电量B．电容器两极板间的电势差C．电容器本身的构造D．构成电容器的金属材料的性质
知识点 2 决定电容的因素探究影响平行板电容器电容的因素(1)保持极板所带电荷量 Q 和极板的间距 d 不变，改变平行极板的正对面积 S, 观察静电计的偏角的变化，得出电容与两极
板正对面积 S 的关系：C∝________.
(2)保持极板所带电荷量 Q 和两极板正对面积 S 不变，改变极板间的距离 d，观察静电计的偏角的变化，得出电容与极板
间距离 d 的关系：C∝________.
(3)保持两极板正对面积 S 和极板的间距 d 不变，在平行板电容器内插入电介质， 观察静电计的偏角的变化，得出电容与
电介质ε的关系：C∝________.
(4)结论：平行板电容器电容的决定式 C＝________.
1．平行板电容器的电容(1)影响因素：平行板电容器的电容与正对面积成正比，与介质的介电常数成正比，与两板间的距离反比．
2．电容器的额定电压和击穿电压(1)额定电压：电容器能够长期正常工作时的电压．(2)击穿电压：电介质被击穿时加在电容器两极板上的最小电压，若电压超过这一限度，则电容器就会被损坏．
【例 3】一个平行板电容器，使它每板电荷量从 Q1＝3×10
C 增加到 Q2＝3.6×10－5 C 时，两板间的电势差从 U1＝10 V
增加到 U2＝12 V，求这个电容器的电容多大？如要使两极板电势差从 U1＝10 V 降到 U2′＝6 V，则每板需减少多少电荷量？
原来的 ，此电容器的电容等于_____μF，电容器原来所带的电
3．有一充电的平行板电容器，两板间电压为 3 V，现设法使它的电荷量减少 3×10－4 C，导致电容器两极板间的电压降到
荷量是________C，若电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容是________μF.
4.5×10－4 150
平行板电容器动态分析的方法1．两种情况(1)保持两极板与电源相连，则电容器两极板间电压不变．(2)充电后断开电源，则电容器的电量不变．
3．方法：找不变量与变化量之间的公式来决定要比较的量
【例 4】 如图 1－8－4 所示，一平行板电容器跟一电源相接，当开关 S 闭合时，平行板电容器极板 A、B 间的一带电液滴恰好静止．若将两板间距离增大为原来的两倍，那么液滴的运动状态如何变化？若先将 S 断开，再将两板间距离增大为原来的两倍，液滴的运动状态又将如何变化？
思路点拨：带电液滴静止时，所受的静电力和重力平衡，液滴带负电，由于液滴所受重力不变，液滴运动状态随静电力的变化而变化，由于 F＝qE，因此只要分析出场强 E 的变化情况即可．
思维总结：平行板电容器动态分析的基本思路：
(1)在判断电容器相关物理量的变化时，首先要弄清哪些量是不变的，然后根据不变量和相关公式推断其他待分析量的变化情况．
(2)若电容器充电后与电源断开，则带电荷量 Q 不变；若电
容器始终与电源相连，则电压 U 不变．
【触类旁通】4．(双选)平行板电容器的两极板 A、B 接于电池两极，一带正电小球悬挂在电容器内部．闭合开关 S，电容器充电，这
时悬线偏离竖直方向的夹角为θ，如图 1－8－5 所示，则(A．保持开关 S 闭合，带正电的A 板向 B 板靠近，则θ增大B．保持开关 S 闭合，带正电的A 板向 B 板靠近，则θ不变C．开关 S 断开，带正电的 A 板向
D．开关 S 断开，带正电的 A 板向 B 板靠近，则θ不变