電容器的電容 課件（知識架構+遷移拓展）高二上學期物理人教版（2019）必修第三冊

水可以用容器儲存起來，電荷也可以用一個“容器”儲存起來。圖中的元件就是這樣的“容器”問題1：它內部的構造是怎樣的？問題2：它是怎樣“裝進”和“倒出”電荷的呢？——電容器。

第十章靜電場中的能量10.4電容器的電容與電阻一樣，電容器是電路中最常見的元件之一。生活中常見的電容器：大小不一，形狀各異電容器的里面是什么樣呢？電介質極板它們的構造有什么共同點？絕緣紙導電紙導電紙想一想早在1746年，荷蘭的物理學家就發(fā)明了一種可存儲電荷的小器件，稱為萊頓瓶。富蘭克林就是利用萊頓瓶收集來自雷電的電荷，完成許多電學實驗的。它的基本構造是一個內外壁分別貼有錫箔的玻璃瓶。右圖是實驗室拆開的紙質電容器。它是由兩層導電紙和隔開它們的絕緣紙組成的。萊頓瓶（1746年荷蘭）拆開的紙質電容器一、電容器1.定義：在兩個相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質——電介質（空氣也是一種電介質），就構成了一個最簡單的電容器，叫做平行板電容器。任何兩個彼此絕緣又相互靠近的導體都可以構成電容器。兩個彼此絕緣又相距很近的導體如：平行板電容器（最簡單的電容器）兩塊平行金屬板-------------極板。中間的絕緣物質-------------電介質（例：空氣）電容器的極板電容器的極板電介質2.構造：開關先后接1和2，會看到什么現象？想一想3.電容器的充電和放電一、電容器閱讀P38de的實驗觀察實驗，并記錄表格.兩極板間的電勢差增大還是減小通過圖中電流表的電流方向向左還是向右電流增大還是減小開關接1開關接2兩極板間的電勢差增大還是減小通過圖中電流表的電流方向向左還是向右電流增大還是減小開關接1增大直到穩(wěn)定充電過程兩極板間的電勢差增大還是減小通過圖中電流表的電流方向向左還是向右電流增大還是減小開關接1增大直到穩(wěn)定向右I——+-充電過程兩極板間的電勢差增大還是減小通過圖中電流表的電流方向向左還是向右電流增大還是減小開關接1增大直到穩(wěn)定向右減小直至為0充電過程I——+-兩極板間的電勢差增大還是減小通過圖中電流表的電流方向向左還是向右電流增大還是減小開關接1增大直到穩(wěn)定向右減小直至為0充電過程能量是如何轉化的？I——+-兩極板間的電勢差增大還是減小通過圖中電流表的電流方向向左還是向右電流增大還是減小開關接1增大直到穩(wěn)定向右減小直至為0充電過程“裝進”電荷建立電場儲存電勢能（來自電源）I——+-一、電容器（1）電容器的充電：

＋＋＋＋＋＋＋＋－

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＋Q－Q

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。

正極板負極板有短暫的電流兩極間有電場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。E3.電容器的充、放電現象電容器充電的過程中，兩極板的電荷量增加，極板間的電場強度增大，電源的能量不斷儲存在電容器中。充電：將電容器兩極板分別接在電池兩端：（開關S接1）充電過程中：①電壓表示數逐漸增大。②有短暫電流，方向由電源正極流出的電流方向，電流由大到小直到為0。③電容器所帶電荷量增加、兩極板間電勢差增大、電容器中電場強度增強。充電結束：電容器所在電路中無電流、兩極板間電勢差與電源電壓相等、兩極板之間形成勻強電場、兩極板帶有等量異種電荷。電容器充電后，任意一個極板帶電量的絕對值叫電容器的帶電量，用“Q”表示能量轉化：電源電能→

電容器電勢能。開關接2時，又發(fā)生了什么變化？想一想兩極板間的電勢差增大還是減小通過圖中電流表的電流方向向左還是向右電流增大還是減小開關接2減小直至為0向左減小直至為0I+-放電過程“倒出”電荷電場減弱電勢能轉化為其他形式的能（焦耳熱）一、電容器（2）電容器的放電：

＋＋＋＋＋＋＋＋

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＋Q－Q

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。在放電過程中導線上有短暫的電流產生U=03.電容器的充、放電現象放電的過程中，電容器把儲存的能量通過電流做功轉化為電路中其他形式的能量。放電：充了電的電容器的兩極板用導線相連：（開關S接2）放電過程中：①電壓表示數逐漸減，直到為0。②有短暫電流，方向為從電容器正極板流出的電流方向，電流由大到小直到為0。③電容器所帶電荷量減少、兩極板間電勢差降低、電容器中電場強度減弱。放電結束：電容器所在電路中無電流、兩極板不再帶有電荷、兩極板間電勢差為零能量轉化：電容器電勢能→

其他形式能。電流傳感器電壓傳感器用傳感器觀察電容的充、放電過程閱讀P39拓展學習內容問題1：什么樣的容器能夠“裝進”電荷呢？問題2：怎樣“裝進”和“倒出”電荷的呢？問題3：電容器“裝進”電荷的多少與什么有關？電容器與水容器的類比++++++++++++++---------------

容納儲存電荷容納儲存水水量V功能儲存量電荷量Q電容器的電容C那電容器儲存電荷的本領如何表征呢？同一水容器：

h=1cmV=1m3h=2cmV=2m3比值：水桶截面積h=1cmV=1m3h=1cmV=4m3S越大，容納水的本領越強不同的水容器：

S與V、h無關儲存本領的表征高度h能否表征儲存本領？同一電容器：

是常量比值Q與U成正比

Q2QU=1VU=2V實驗表明：不同的電容器：

++++----++++++++--------

U=1VU=1VQ2QC越大，容納電荷的本領越強C與Q、U無關儲存本領的表征電勢差U能否表征儲存本領？1、同一電容器：

兩極板所帶電荷量Q與兩極板間的電壓U成正比++++++++--------

Q2QU2U實驗表明：2、不同的電容器：

++++----++++++++--------

U=1VU=1VQ2Q數值上等于單位電壓下兩極板所帶的電荷量不同的電容器不同二、電容1.定義:電容器所帶電量Q與電容器兩極板間的電勢差U的比值，叫電容器的電容。符號：C2.定義式：

Q----一個極板所帶電荷量的絕對值U----電容器兩極板間的電勢差（電壓）。3.單位：4.物理意義：描述電容器容納電荷本領大小的物理量法拉簡稱：法（F）1F=106μF=1012pF（比值定義法）思考：電容C與Q、U是否成正反比關系？5．對電容定義式的理解電容C與Q、U無關，不成正反比，C是由電容器自身的構造決定的，即使電容器不帶電，其電容仍然存在，并且是一個確定的量．(1)電容由電容器本身的構造決定思考：Q、U圖像是怎樣的？斜率又代表什么含義？定義式得Q=CU，C為常量，表明

Q與U成正比．(2)Q與U圖像的斜率為電容器的電容C1、關于電容，下列說法中正確的是（）A．電容器的極板上帶電量越大，這只電容器的電容就越大B．電容器的極板間電壓越大，這只電容器的電容就越大C．如果電容器兩極板上沒有帶電，它的電容為零D．對某一個電容器來說，兩板間的電勢差隨所帶電量的增加而增加電容器的電容與電量Q及電壓U都無關，由電容器本身決定。與水桶截面積S類似。練一練D2、如圖所示，將平行板電容器兩極板分別接在電壓是6V的電池組正負極，跟電池組負極相連的極板帶電量為-9.0×10-8C

，則電容器的帶電量為

C，電容器的電容為

PF。若將此電容器兩極接電壓12V的電池組正負極，電容器的電容為

PF。＋＋＋＋＋＋＋＋－

－

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＋Q－Q9.0×10-8

1.5×104

1.5×104

電容與電壓U無關練一練擊穿?。?！擊穿電壓和額定電壓：（1）加在電容器兩極板上的電壓不能超過某一個限度，超過這個限度，電介質將被擊穿，這個電壓稱為擊穿電壓。（2）電容器正常工作時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的電壓是額定電壓電容器使用時應注意的問題1、電容器的擊穿電壓：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。2、電容器的額定電壓：電容器正常工作時的最大電壓

額定電壓低于擊穿電壓3、注意電解電容器的極性1、固定電容器：常用電容器（1）聚苯乙烯電容器：

以聚苯乙烯薄膜為電介質，用兩層鋁箔為極板。符號：1、固定電容器：常用電容器＋－（2）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。有正負極符號：電容較大陶瓷金屬薄片紙?zhí)沾呻娙萜骷堉齐娙萜?、可變電容器：常用電容器

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。

轉動動片，使兩組鋁片的正對面積發(fā)生變化，電容相應變化。符號：超級電容器是20世紀70年代根據電化學原理研發(fā)的一種新型電容器，它的出現使電容器的容量得到了巨大的提升。超級電容器的充電時間短，儲存電能多，放電功率大，使用壽命長。這些優(yōu)點展現了它作為新型動力電源的廣闊發(fā)展前景3.超級電容器常用電容器問題1：什么樣的容器能夠“裝進”電荷呢？問題2：怎樣“裝進”和“倒出”電荷的呢？問題3：電容器“裝進”電荷的多少與什么有關？問題4：最簡單的電容器（平行板電容器）電容與哪些因素有關？二、電容平行板電容器的電容問題：平行板電容器的電容跟哪些因素有關呢？平行板電容器組成結構靜電計在實驗中起什么作用？如何判斷電容C的變化情況？閱讀P41面拓展學習內容二、電容平行板電容器的電容問題：平行板電容器的電容跟哪些因素有關呢？猜想與假設：平行板電容器的電容C可能跟極板正對面積、距離和電介質等于因素有關。

實驗電路：靜電計在實驗中起什么作用？測量電勢差大??；靜電計指針偏角越大，電勢差越大。如何判斷電容C的變化情況？靜電計指針顯示電勢差大小，根據

,判斷C變化情況。二、電容兩板間距離兩板正對面積介電常數真空εr=1靜電力常量決定電容大小的因素：平行板電容器的電容二、電容公式內容公式特點意義聯系定義式(不成比例）決定式（成比例）反映容納電荷的本領反映了影響電容大小的因素電容器容納電荷的本領由Q/U來量度，由本身的結構(如平行板電容器的εr、S、d等因素)來決定（1）定電壓問題：若兩極板充電后保持跟電源相連——U保持不變平行板電容器的兩類問題當電容器的d、S、εr變化時，將引起電容器的C、Q、E的變化，即：（2）定電荷量問題：若兩極板充電后與電源斷開——Q保持不變平行板電容器的兩類問題當電容器的d、S、εr變化時，將引起電容器的C、U、E的變化，即：問題1：什么樣的容器能夠“裝進”電荷呢？問題2：怎樣“裝進”和“倒出”電荷的呢？問題3：電容器“裝進”電荷的多少與什么有關？問題4：最簡單的電容器（平行板電容器）電容與哪些因素有關？問題5：常用的電容器有哪些？使用中需要注意什么？三、常用電容器1.固定電容器：（1）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。符號：（2）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。符號：+-三、常用電容器2.可變電容器：

兩極由兩組鋁片組成，固定的一組鋁片叫作定片；可以轉動的一組鋁片叫作動片;空氣為電介質。轉動動片，使兩組鋁片的正對面積發(fā)生變化，電容相應變化。符號：超級電容器是20世紀70年代根據電化學原理研發(fā)的一種新型電容器，它的出現使電容器的容量得到了巨大的提升。超級電容器的充電時間短，儲存電能多，放電功率大，使用壽命長。這些優(yōu)點展現了它作為新型動力電源的廣闊發(fā)展前景3.超級電容器三、常用電容器電容器的擊穿電壓與工作電壓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