人教版 (2019)必修 第三册4 电容器的电容教学ppt课件

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水可以用容器储存起来，电荷也可以用一个“容器”储存起来。图中的元件就是这样的“容器” ——电容器。那么，它内部的构造是怎样的？它是怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？
电容器从外形上来看有很多种，有方的,扁的，圆柱型的
1.定义：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（空气也是一种电介质），就构成了一个最简单的电容器，叫做平行板电容器。
任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都可以构成电容器。
观察电容器的充.放电现象
2、把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成实验电路。
3、把开关S接1，此时电源给电容器充电。
现象：在充电过程中，（1）电压表示数迅速增大，随后逐渐稳定在某一数值，表示电容器两极板具有一定的电势差。（2）通过观察电流表可以知道，充电时电流由电源的正极流向电容器的正极板。同时，电流从电容器的负极板流向电源的负极。（3）随着两极板之间电势差的增大，充电电流逐渐减小至0。结果：此时电容器两极板带有一定的等量异种电荷。即使断开电源，两极板上的电荷由于相互吸引而仍然被保存在电容器中。
能量变化：电容器充电的过程中，两极板的电荷量增加，极板间的电场强度增大，电源的能量不断储存在电容器中。
1、充电：使电容器的两个极板分别带上等量的异种电荷，这个过程叫充电。电容器的带电量Q：每个极板上所带电量的绝对值。
2、操作：把开关S接2，电容器对电阻R放电。3、现象：（1）观察电流表可以知道，放电电流由电容器的正极板经过电阻R流向电容器的负极板，正负电荷中和。（2）此时两极板所带的电荷量减小，电势差减小，放电电流也减小（3）最后两极板电势差以及放电电流都等于04、结果：电容器带电量为零5、能量转化：放电的过程中，电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。
1、放电：已经充电的电容器两极板上的电荷的中和过程，叫放电。
用传感器观察电容器的放电过程
微元法:Q =I t
面积表示放电过程中电容器的放电量
实验电路图如图，取一个电容器A和电压表相连，操作步骤：1、把开关S接1，用几节干电池串联后给A充电，可以看到A充电后两极板具有一定的电压。2、把开关S接2，使另一个相同的但不带电的电容器B图实验电路图跟A并联；现象：可以看到电压表示数变为原来的一半；3、断开开关S1，闭合开关S2，让B的两极板完全放电，随后再断开开关S2，把B和A并联，电压表示数再次减少一半还可以继续这样操作。 实验表明，电容器的电荷量变为原来的一半时其两极板间的电势差也变为原来的一半。
结论：一个电容器所带的电荷量Q与两极板之间的电势差U之比是不变的。
探究：电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系
1.定义：电容器所带电量 Q 与电容器两极板间电势差U 的比值，叫电容器的电容。（符号：C） 定义式： 2.电容器的电容由本身结构决定，与Q、U 无关.3.单位：法拉（F ） 1F=1C/ V 1F=106μF=1012pF4.物理意义：描述电容器容纳电荷的本领。电容越大，表明在相同电势差情况下，电容器所带的电荷越多.5.在数值上等于使电容器两极板间的电势差为1V时所需要的电荷量。
电容器用来储存电荷的，怎样描述其储存电荷的本领呢
水位每升高 h，比较 A、B、C 的储水量, 哪个储水本领大
6.击穿电压和额定电压：
加在电容器两极板上的电压不能超过某一个限度，超过这个限度，电介质将被击穿，这个电压称为击穿电压。
电容器正常工作时两极板上的最大电压，称为额定电压。
外壳上标的电压是额定电压
例1.平行板电容器充电后与电源断开, 电容器所带电荷量为Q=410-8 C,两板电压为U=2V.1.该电容器电容为多少？2.因放电,两板电压变为U'=1V,该电容为多少?3.若再将两板距离变为原来的2倍,其电压为多少？
1.2×10-8F 2. 2×10-8F 3. 2V
例2.某一电容器标注的是：“300V,5F”，则下述说法正确的是A.该电容器可在300V以下电压正常工作B.该电容器只能在300V电压时正常工作C.电压是200V时，电容仍是5FD.电压超过300V，该电容器可能会被击穿
例4、如图所示，是描述对给定的电容器充电时极板上带电量Ｑ极板间电压Ｕ和电容Ｃ之间的关系的图象，其中正确的是（ ）
（C不由Q、U决定 ）
电容器的电容与是否带电或与带电量的多少无关
问题：电容器的电容取决于什么因素？
三．平行板电容器的电容
静电计在实验中的作用：反映两极板之间的电压，电压越大，静电计的指针偏转的角度就越大。
Q、S保持不变时，d越大，C越小
Q、 d 保持不变时， S越大，C越大
Q、d、S保持不变时， 插入介质，C越大
电容器的电容是电容器本身的结构决定，与是否带电或与带电量的多少无关.
1.电容器充电后，如果继续保持电容器的两极与电源相连，则两极板U怎样 ？
2.电容器充电后，如果切断电容器的两极与电源的连接，则电容器的带电量Q 怎样？
两极板间的U 保持不变
电容器的带电量Q 保持不变
五、电容器常见的两种工作状态
平行板电容器的两类典型题
1、电容器充完电后，电键闭合，增大d，C、U、Q、E怎样变化？减小S，U、Q、E？
解析： 始终与电源的连接，极板间电势差U不变 增大d，则：
2、电容器充完电后，电键断开，增大d，C、U、 Q、E怎样变化？减小S，U、Q、E？
解析：切断与电源的连接，极板上的电量Q不变，增大d，则：
例5.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
例6.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。
例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aB．油滴将向下加速，电流计中电流由a流向bC．油滴将静止不动，电流计中电流由b流向aD．极板带电量减少，两板间电势差和场强不变
例8.如图所示,平行板电容器带有等量异种电荷,与静电计相连,静电计金属外壳和电容器下极板都接地,在两极板间有一固定在P点的点电荷。以E表示两板间的电场强度,Ep表示点电荷在P点的电势能,θ表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置,则(　　)A.θ增大,E增大　　B.θ增大,Ep不变C.θ减小,Ep增大 　D.θ减小,E不变
单位：法拉（F） 1F=1C/V
物理意义：反映电容器容纳电荷的本领