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第一节 电容器与电容
第二章 静电场的应用
学习目标
1．知道电容器的基本结构，认识常见的电容器，举例说明电容器的应用；
2．观察电容器的充放电过程，了解电容器的科学本质；
3．通过比值定义法定义电容，理解电容的物理意义；
4．经历决定电容因素的探究过程，尝试用科学探究方法法研究物理问题，培养学生参与科学探究动的热情和实事求是的科学态度。
新课引入
水
水桶，容量大
水杯，容量小
饭
饭桶，容量大
饭碗，容量小
有贮存电荷的容器吗？有利用价值吗？
新课引入
闪光灯
照相机中的电容器
日光灯启辉器
中的电容器
一、识别电容器
1.构造：电容器由两个互相＿＿、彼此＿＿的导体组成，电容器的导体间可以填充绝缘物质(＿＿＿)。
2.表示：物理量符号是＿＿，电路中的符号是＿＿。
3.功能：用来＿＿＿＿，有＿＿和＿＿过程。
4.种类： (1)按结构分
靠近
绝缘
电介质
C
储存电荷
充电
放电
固定电容器
可变电容器
一、识别电容器
4.分类：(2)按电介质分
电解电容器
纸质电容器
聚苯乙烯电容器
陶瓷电容器
云母电容器
空气电容器
一、识别电容器
5.应用：
收音机
照相机
电视机
键盘
二、电容器的充放电
U
+ + + + + +
-Q
+Q
- - - - - - -
Q↑、U ↑、E ↑
稳定后不变
G
【说明】充电完成后
(1)两极板带＿＿＿＿的电荷； (2)两极板间有＿＿＿＿＿的电压；
(3)两极板间有＿＿电场； (4)两极板间储存有＿＿能。
电能
电场能
1.充电：使电容器的两极带上等量的异种电荷的过程叫＿＿。
充电
等量异种
与电源相等
匀强
电场
+ + + + + +
Q
+Q
U
G
↓Q↓、U ↓、E ↓
稳定后均为零
其他
电场能
二、电容器的充放电
2.放电：使电容器的两极板上的电荷中和的过程叫＿＿。
放电
【说明】放电完成后
(1)两极板带电量为＿＿； (2)两极板间的电压U＝＿＿；
(3)两极板间场强E＝＿＿； (4)两极板间＿＿电场能。
0
0
0
无
1.(多选)关于电容器的充、放电过程，下列说法中正确的是( )
A.充、放电过程中外电路有瞬间电流
B.充、放电过程中外电路有恒定电流
C.充电过程中电源提供的电能全部转化为内能
D.放电过程中电容器中的电场能逐渐减小
AD
【课堂练习】
【课堂练习】
2.如图所示为研究电容器充放电实验的
电路图，实验前，开关S是断开的，电容器
不带电。下列的操作过程中，正确的说法
是( )
A.开关S接1，电容器上极板带负电
B.开关S接1稳定后，再断开S，电容器两极板间有电场存在
C.开关S接1稳定后，再将S掷向2，通过电流传感器的电流方向向上
D.开关S接1稳定后，再将S掷向2，通过电阻R的电流方向向右
B
【实验探究】
1.实验：如图所示的实验中，将电流传感器和电压传感器采集的数据传输给计算机，得到电容器充、放电过程中的U-t图像和I-t图像。
当电源干电池改用
2节、3节、4节、5 节时，
利用实验测得的数据可
得如图所示的图像。
2.结论：电容器的
电量Q与电压U成＿＿。
用什么物理量来描述电容器贮存电荷的能力呢？
面积？
正比
电量Q
【类比分析】
h
h
A
B
1.水位每升高h，储水能力最强是＿。
2.如何反映其储水本领？
截面积S
水量V
深度h
B
=
+ + ++
- - - -
+Q
-Q
U
电荷量Q
电势差U
=
？
电容器储电与水杯储水
A B
能反映电容器的储存电荷能力
1.定义：电容器所带＿＿＿＿与电容器两板间的＿＿＿的之比，叫作电容器的电容。
2.公式：＿＿＿。
3.单位：国际单位是＿＿＿，符号是＿＿；
常用单位有＿＿＿＿、＿＿＿＿，
其中 1μF=＿＿ F，1 pF＝＿＿＿F。
4.意义：
(1)电容是描述电容器＿＿＿＿本领大小的物理量；
(2)电容由电容器＿＿因素决定，与所储存的电量Q、电压 U＿＿。
U
Q
C＝
电荷量Q
电压U
法拉
F
微法μF
皮法 pF
10－6
10－12
容纳电荷
自身
无关
三、电容器的电容
电容器的电容值取决于什么因素？
【课堂练习】
3.(多选)对于一给定的电容器，在如图所示中，描述电容C、带电量Q、电压U之间的相互关系的图线中正确的是( )
CD
4.某电容器上标有“1.5μF，9 V”的字样，则(　　)
A.该电容器所带电荷量不能超过1.5×10－6C
B.该电容器所加电压不能超过9V
C.该电容器击穿电压为9V
D.当给该电容器加4.5V的电压时，它的电容值变为0.75μF
B
【课堂练习】
四、决定电容的因素
1. 猜想：电容可能跟电容器的＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿有关；
2. 方法：＿＿＿＿法；
3. 装置：(如图所示)
【说明】 静电计可用来测量导体间的＿＿＿，
指针的偏转角度越大，＿＿＿就越大。
4. 操作：
正对面积
两板距离
板间的电介质
控制变量
θ↑
θ↑
θ↓
电势差
电势差
四、决定电容的因素
5. 分析：
(1)电容与两板间距离d的关系：
保持Q和S不变，增大d，静电计
指针偏角θ变大，表明电势差U＿＿，
由????＝????????，得电容C＿＿；由定量实验
表明＿＿＿。
?
变大
变小
????∝????????
?
θ↑
四、决定电容的因素
5. 分析：
(2)电容与两板正对面积S的关系：
保持Q和d不变，减小S，静电计
指针偏角θ变大，表明电势差U＿＿，
由????＝????????，得电容C＿＿；由定量实验
表明＿＿＿。
?
变大
变小
????∝????
?
θ↑
四、决定电容的因素
5. 分析：
(3)电容与电介质εr的关系：
插入电介质后，静电计指针偏角
θ变小，表明电势差U＿＿，由????＝????????，
得电容C＿＿；由定量实验表明＿＿＿。
?
变小
变大
????∝????????
?
θ↓
四、决定电容的因素
6. 结论：
两板间距离
两板正对面积
相对介电常数
静电力常量
【说明】
(1) k为静电力常数， k=9.0×109N·m2/C2；
(2)真空的相对介电常数εr =1，所有介质的相对介电常数均大于1。
(决定式)
(定义式)
5.如图所示，由两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器，极板N与静电计相接，极板M和静电计的外壳都接地。用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差U。在整个实验过程中，保持电容器所带电量Q不变，下面哪些操作将使静电计指针张角变小( )
A.将N板向下平移
B.将M板沿水平向左方向远离N板
C.在M、N之间插入介质
D.将M板向上移动的同时远离N板
C
【课堂练习】
五、电容器的动态分析
1.若充电结束后，电容器始终与电源连接，则电压U＿＿＿＿。
保持不变
d增加
C减小
Q=CU
Q减小
E=U/d
E减小
S减小
U不变
C减小
Q=CU
Q减小
E不变
E=U/d
a
A
b
+ + ++
- - - -
E
+Q
-Q
U
五、电容器的动态分析
2.若充电结束后，电容器与电源断开，则电量Q＿＿＿＿。
保持不变
Q不变
d增加
C减小
U=Q/C
U增加
E不变
S减小
C减小
U=Q/C
U增加
E增加
a
A
b
+ + ++
- - - -
E
+Q
-Q
U
6.(多选)将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d、U、E和Q表示．下列说法正确的是( )
A.保持U不变，将d变为原来的两倍，则E变为原来的一半
B.保持E不变，将d变为原来的一半，则U变为原来的两倍
C.保持d不变，将Q变为原来的两倍，则U变为原来的一半
D.保持d不变，将Q变为原来的一半，则E变为原来的一半
AD
【课堂练习】

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