资源简介

(共36张PPT)
高中物理人教版（2019）必修三教学课件
第十章 静电场中的能量
第四节
电容器的电容（第二课时）
01
新课导入
02
素养目标
03
新课讲解
04
例题与练习
05
课后小结
目录
| CONTENTS
PART-01
复习导入
New Lesson Presentation
新课导入
复习上节课电容知识
1.定义：电容器所带电量Q与电容器两极间的电压U的比值，叫电容器的电容。
2.公式：C＝.
容纳电荷的本领，
与水桶截面积S类比
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
－ － － － － － － －
＋Q
－Q
3.单位：在国际单位制中，电容的单位是法拉（F）
1F=1C/ V 1F=106μF=1012pF
4.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。
PART-02
素养目标
Learning Objectives
1.知道电容器和平行板电容器的概念，电容器的充、放电现象。
2.理解电容的定义、公式、单位、物理意义。
3.了解平行板电容器的电容公式
4.分析平行板电容器的动态变化
素养目标
PART-03
新课讲解
New Lesson Introduction
　　电容器的电容由本身结构决定，与Q、U无关。那么，电容大小具体是由什么决定的呢？
新课讲解
一、平行板电容
电容器的电容由本身结构决定，与Q、U无关。那么，电容大小具体是由什么决定的呢？
①猜想平行板电容器的电容与哪些因素有关？
电容由本身结构决定
②用什么方法研究电容与某个因素的关系？
③如何判断电容变化？
控制变量法
平行班电容器充电后，断开电源后极板带电量Q不变
极板间距d
正对面积S
绝缘介质εr
新课讲解
定性研究几个因素对电容的影响，需要考虑以下几个问题：
(1)影响电容的因素不止一个，设计实验时需要注意什么？
(2)改变结构可以改变 C 的大小，那么，C 的大小变化如何确定？
(3)电荷量 Q 和电势差 U 如何处理？
设计实验方案时，需要注意下列几点：
(1)实验过程中要注意控制变量。
(2)结合电容的定义式C = ，明确可由电荷量 Q 和电势差 U 得出电容C。
(3)明确电容器带电后断开电源，可以保持电荷量 Q 不变；可以利用静电计指针的偏角显示电势差 U 的大小。
新课讲解
1.平行板电容的结构
由两个相互平行且彼此绝缘的金属板构成的电容器，叫做平行板电容器。
控制变量法
（1）保持极板电荷量Q与极板间距d 不变，改变极板正对面积S
（2）保持极板电荷量Q与极板正对面积S不变，改变极板间距d
（3）保持极板电荷量Q、极板间距d 与极板正对面积S不变，极板间插入电介质（有机玻璃板）
2.实验方法
新课讲解
步骤一：保持极板电荷量Q与极板间距d 不变，改变极板正对面积S
Q、d保持不变时，S 越小，U越大
由
实验现象：
实验结论：
Q，S保持不变时，S 越小，C 越小
夹角变大
板间电势差变大
3.实验步骤
新课讲解
步骤二：保持极板电荷量Q与极板正对面积S不变，改变极板间距d
Q，S保持不变时，d 越大，U越大
由
实验现象：
实验结论：
Q，S保持不变时，d 越大，C 越小
夹角变大
板间电势差变大
新课讲解
步骤三：保持极板电荷量Q、极板间距d 与极板正对面积S不变，极板间插入电介质（有机玻璃板）
Q、d、S保持不变时，εr越大，U越小
由
实验现象：
实验结论：
Q、d、S保持不变时，εr 越大，C 越大
夹角变小
板间电势差变小
新课讲解
新课讲解
两极板间距离
两极板正对面积
静电力常量
介电常数
真空 =1
4.实验结论：减小正对面积、增大板间距可以减小电容；插入电介质，可以增大电容。理论分析表明，平行板电容器的决定式为：
保持电量Q不变时，平行板电容器的电容C
新课讲解
5.几种常用电介质的相对介电常数
电介质 空气 煤油 石蜡 陶瓷 玻璃 云母 水
1.0005
2
6
6～8
4～11
2.0～2.1
81
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。
新课讲解
5.电容器电容的定义式与决定式
①C＝为定义式，对一个结构确定的电容器，电容C是不变的，电荷量Q与电势差U成正比。本式对所有电容器普遍适用。
②C=平行板电容器电容的决定式，即,,。本式仅适用于平行板电容器。
新课讲解
①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？
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。
6.平行板电容器两类典型问题
新课讲解
⑴ C=εS/4πkd　∝　εS/d
⑵ Q=CU=　UεS/4πkd　∝　εS/d
⑶ E=　U/d　∝　1/d
新课讲解
②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？
平行板电容器充电后断开开关，电荷量Q保持不变。由C=可知，d增大时，C变小；由U==可知，d增大时，U变大；由E===可知，E与d无关，即d增大时，E保持不变。
新课讲解
C=εS/4πkd∝εS/d
U=Q/C=Q/（εS/4πkd）∝d/εS
E=U/d=Q/Cd=Q/（εSd/4πkd）= πkQ/εS ∝ 1/εS
新课讲解
新课讲解
二、常见电容器
（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。
（2）电解电容器：
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。
＋
符号：
1.固定电容器
新课讲解
2.可变电容器
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。转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容相应变化。
可变电容器按其使用的介质材料可分为空气介质可变电容器和固体介质可变电容器。
新课讲解
3.超级电容器
超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。
PART-04
例题与练习
例题与练习
【例1】如图所示，带绝缘柄的两极板组成孤立的带电平行板电容器，极板正对面积为S。在图示位置静止不动时，两极板之间的场强为E，两板之间介质的介电常数为，静电力常量为。某时刻人手开始缓慢向左移动，逐渐拉开两极板之间的距离，当人手向左移动较小的距离时（　　）
A．电容器的电容不变 B．电容器的电容变大
C．电场强度E变小 D．电场强度E不变
CD．根据，，结合电容器的电容
联立解得
可见当d增大时，E不变，C错误，D正确。
D
例题与练习
【例2】传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以及家庭生活等各个领域。几种电容式传感器如图所示，其中通过改变电容器两极板间的距离而引起电容变化的是
例题与练习
【答案】C
【解析】A是通过改变电介质板在电容器两极板间的深度引起电容变化的，A错误；
B电容器的一个极板是金属芯线，一个极板是导电液体，通过改变电容器两极板间正对面积引起电容变化，B错误；
C是通过改变两极板间的距离引起电容变化的，C正确；
D是通过改变动片与定片间的正对面积，引起电容变化的，D错误。
例题与练习
1．（多选）两极板间带玻璃板的电容器、电阻R、电源E及开关K组成如图所示电路。静电计的金属小球用导线接入图示电路，静电计的金属外壳接地。先闭合开关给电容器充电，充电稳定后断开开关，再将玻璃板从电容器中抽出。与断开开关后玻璃板抽出前相比较，下列说法不正确的是（　　）
A．电容器的电容减小
B．M点的电势增大
C．电容器两板间的电场强度减小
D．静电计指针张角增大
C
例题与练习
2．如图所示，M、N是平行板电容器的两个极板，为定值电阻，、为可调电阻，用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部．闭合电键S，小球静止时，悬线偏离竖直方向的夹角为。调节、，关于的大小判断正确的是（ ）
A．保持不变，缓慢增大时，将变大
B．保持不变，缓慢增大时，将变小
C．保持不变，缓慢增大时，将不变
D．保持不变，缓慢增大时，将变小
BC
例题与练习
3．按图连接电路。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，这个过程可在短时间内完成。然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，电流传感器将电流信息传入计算机。电容器在放电过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电容器的电容不断减小
B．电容器所带的电荷量不断增大
C．电容器两极板间的电压保持不变
D．电容器两极板间的电场强度不断减小
D
PART-05
课堂小结
课堂小结
①电容器
（1）构造：两个彼此绝缘又相距很近的导体都可以看成一个电容器.
（2）电容器的充电：两极板的电荷量Q增加，板间电压U增大，板间场强E增大，电源的能量不断储存在电容器中.
（3）电容器的放电：两极板的电荷量Q减少，板间电压U减小，板间场强E减小，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.
（4）电容器所带的电荷量：电容器一个极板所带电荷量的绝对值.
课堂小结
②电容
（1）公式： .
（2）单位：法拉（F），其他单位还有微法（μF）和皮法（pF），
1F=106 μF=1012 pF.
未连接电源时，Q不变，连接电源时，U不变
③平行电容板的电容
（1）决定因素：平行板电容器的电容C与相对介电常数 成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比.
（2）决定式：板间真空时 ，板间有介质时 .
电容器的结构决定了电容器的电容大小
THANKS!
感谢观看
YOUR LOGO

展开更多......

收起↑