2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修3 第10章静电场中的能量10.4电容器的电容(6)课件

第4节电容器的电容第十章静电场中的能量\n情景探究一摄影时如光线不足,你一定知道用闪光灯,在如此短的时间内,仅靠电池直接给闪光灯供电就能发出如此强的光吗?请你探究分析其中的奥妙!内置闪光灯的相机\n情景探究二莱顿瓶-----存储电荷的装置也可称为“电容器”探究感应起电机的构造与工作原理\n一.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.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),就组成一个最简单的电容器,叫做平行板电容器①作用:可以容纳电荷.1.电容器的构造:2.电容器的工作状态:\n②充电：使电容器带电的过程,叫充电.电容器的每一个极板所带电量的绝对值,叫做电容器的带电量.充电后,两极板间有电场存在,电容器从电源获得电能储存在电场中,因此充电的过程是电容器储存电能的过程.②充电：使电容器带电的过程,叫充电.电容器的每一个极板所带电量的绝对值,叫做电容器的带电量.充电后,两极板间有电场存在,电容器从电源获得电能储存在电场中,因此充电的过程是电容器储存电能的过程.\n③放电:使电容器两极板上的电荷中和的过程.是电场能转化为其他能的过程\n3.电容器的带电量电容器所带的电荷量,是指每个极板所带的电荷量Q的绝对值二.电容充电后的电容器的两极板间有电势差,这个电势差跟电容器所带的电荷量有关实验表明：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差成正比,比值Q/U是一个常量.不同的电容器,这个比值一般是不同的.这个比值表征了电容器储存电荷的特性\n1、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,用C来表示.2、电容器的电容在数值上等于两极板间的电势差为1V时电容器需带的电荷量.即C=Q/U思考1.电容器起了什么作用？储存电荷2.电容器可类比成什么呢?电容器类比为容器（水杯）\n思考与讨论1.水杯存水的本领由什么来决定?水容器的容积(本身机构决定)2.如何表征大容器的储水本领大呢?电容器与水容器1cm1cm横截面大的需要的水多s电量Q∝UC水量m∝h\n对一个确定的电容器而言,电容是不变的,C与Q、U无关.对一个确定的水容器而言,水容是不变的,与m、h无关.思考与讨论那电容器储存电荷的本领如何表征呢？\n3、电容的物理意义：表征电容器容纳（储存）电荷本领的物理量.4、单位：在国际单位制中电容的单位是法拉（F）,常用单位还有微法（μF）和皮法（pF）1F=106μF=1012pF最简单的电容器是平行板电容器猜想：平行板电容器的电容跟哪些因素有关？两极板间的距离d两极板间的正对面积S是否插入电介质或电介质的种类.\n实验探究请看实验\n1、平行板电容器的电容C跟介电常数ε成正比,跟正对面积S正比,跟极板间的距离d成反比.2、平行板电容器的电容公式：C=εS/4πkd(式中k为静电力常量)三.平行板电容器的电容\n思考与讨论⑴：平行板电容器充电后,继续保持电容器的两极板与电源相连接.在这种情况下,如果增大两极板间的距离d,那么,两极板间的电势差U、电容器所带的电量Q、两极板间的场强E各如何变化？解析：平行板电容器充电后,继续保持电容器的两极板与电源相连接,其电势差恒等于电源电压,并保持不变.⑴C=εS/4πkd∝εS/d⑶E=U/d∝1/d⑵Q=CU=UεS/4πkd∝εS/d\n保持两极板的Ｕ不变的实验探究\n思考与讨论⑵：平行板电容器充电后,切断与电源的连接.在这种情况下,如果增大d,则U、Q、E各如何变化？解析：平行板电容器充电后,切断与电源的连接,电容器不存在充、放电的可能性,两极板上的带电量Q始终不变.C=εS/4πkd∝εS/dU=Q/C=Q/（εS/4πkd）∝d/εSE=U/d=Q/Cd=Q/（εSd/4πkd）=πkQ/εS∝1/εS\n保持两极板的Ｑ不变的实验探究\n本题的思路是：当d（或变化ε、S）发生变化,用C=εS/4πkd判断C的变化,再用C=Q/U判断出Q（或U）的变化,最后用E=U/d=Q/Cd判断E的变化.比较⑴、⑵两类题型的解析过程,可以看到,抓住Q（或U）不变这个条件是一个关键.3、平行板电容器充电后的两类典型情况：⑴电容器始终连接在电源上,两极间的电压U保持不变.⑵电容器充电后,切断与电源的连接,电容器的带电荷量Q保持不变.\n电容器是一储能元件.纸质电容器陶瓷电容器电解电容器钽电容器可变电容器展示各种电容器实物四.常用电容器\n请带着这样以下几个问题阅读课本第31页常用电容器部分内容.⑴常用电容器,从构造上看,可以分为哪两类？⑵常用的固定电容器有哪些？⑶电解电容器与其它常用电容器相比有什么显著特征？⑷电容器常见的损坏原因是什么？常用电容器可分为固定电容器和可变电容器.聚苯乙烯电容器和电解电容器电解电容器的正、负极性是固定的.加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度,超过这一限度电介质将被击穿,电容器损坏,这个极限电压叫击穿电压.\n电容器固定电容器可变电容器聚苯乙烯电容器陶瓷电容器电解电容器纸质电容器+-定片动片\n【例1】两平行金属板,正对放置,充电后两极间的电势差为2V,两极板带电量分别为+6×10-6C和-6×10-6C,求：(1)电容C；(2)若电势差升高1V,电容C’和所带电量Q’为多少?【解析】电容器的电容C=Q/U,但电容是由电容器的构造决定的,跟Q、U无关.(1)根据电容的定义式C=Q/U=(6×10-6/2)F=3×10-6F(2)若电势差升高1V,电容器的电容仍不变,而此时所带电量Q′=CU′=3×10-6×3C=9×10-6C\n例2、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,其中正确的是答案：ＢＣＤ\n一、电容器1、定义2、工作过程：充电与放电过程二、电容1、定义2、单位3、电容的物理意义三、平行板电容器的电容1、决定电容大小的几个因素2、平行板电容器的电容公式：3、平行板电容器充电后的两类典型情况：四、常见电容器小结\n作业１．对电容的实际应用：静电计及电容传感器的原理及利用电容进行测量的仪器进行分析与归纳２．完成问题与练习