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第十章 静电场中的能量
人教版 必修三
第四节 电容器的电容
新课导入：相机摄像时如果光线不足，一定要用到闪光灯。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烈的光吗？
电容在闪光灯中，最主要是储能，没有电容，闪光灯不能在毫秒级放出几十焦耳能量。 作为触发电容，其功效也是储能，和触发线圈共同获得几千到一万伏高压，以触发闪光灯。
电容器是电气设备中的一种很重要的元件，在电子技术和电工技术中有很重要的应用。
电容器从外形上来看有很多种，有方的,扁的，圆柱型的
电容器及其构造
一、电容器
平行板电容器
电介质
电容器的极板
电容器的极板
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。
注：任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都可以构成电容器。
电容器的充放电过程
电荷量变化对电容器电压的影响
一、电容器
2、电容器的充电和放电过程
（1）充电：使电容器的两个极板分别带上等量的异种电荷的过程。
U
G
+ + + + + +
-Q
+Q
- - - - - -
电容器的带电量Q：每个极板上所带电量的绝对值。
电场能
电能
Q↑,U ↑,E ↑
稳定后不变
2、电容器的充电和放电过程
（2）放电：已经充电的电容器两极板上的电荷的中和过程。
+ + + + + +
Q
+Q
U
G
电场能
电能
Q↓,U ↓,E ↓
稳定后不变
一、电容器
h
h
A
B
C
水位每升高 h，比较 A、B、C 的储水量, 哪个储水本领大
如何反映其储水本领？
水可以用容器储存起来，电荷也可以用一个“容器”储存起来
容纳储存水
容纳储存电荷
电荷量 Q
水量 V
电势差 U
水位差 h
横截面 S
电容器
水容器
电容C
电容器用来储存电荷的，怎样描述其储存电荷的本领呢？
二.电容:
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.在数值上等于使电容器两极板间的电势差增加1V所需要增加的电荷量。
3.电容器的电容由本身结构决定，与Q、U 无关.
4.单位：法拉（F ） 1F=1C/ V 1F=106μF=1012pF
5.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.
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。
额定电压比击穿电压低
外壳上标的电压是额定电压
电容器电容、电荷量、电压的分析
【例1】 关于电容器和电容的概念，下列说法正确的是（　　）
A．任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体都可以看成是一个电容器
B．某一电容器两板间的电压越高，它的电容就越大
C．某一电容器两极板的正对面积越小，它的电容就越大
D．某一电容器不带电时，它的电容是零
A
【例2】某同学在实验室自制一电容器，并用传感器观察其充电过程，按如图甲所示连接电路。先把S拨至1，并接通足够长的时间，使电容器将所带的电荷量都释放掉，从而不带电。然后把开关S掷向2端，电源向电容器充电，传感器将电流信息传入计算机，记录下电流随时间变化的图像如图乙，该同学数出图线与坐标轴所围成的方格数为14格。下列说法正确的是（ ）
B
【针对训练2】如图甲所示是观察电容器放电的电路图。先使开关S与1端相连，直流电源E向电容器充电，然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电。传感器将电流信息输入计算机，有屏幕上显示的电流随时间变化的I－t图像如图乙所示，则放电过程中通过电阻R的电荷量约为（ ）
B
（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？
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
实验公式
两板间距离
两板正对面积
介电常数
真空εr=1
静电力常量
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
决定电容大小的因素：
公式内容　　
公式特点 定义式(不成比例） 决定式（成比例）
意义 反映容纳电荷的本领 反映了影响电容大小的因素
适用范围 所有电容器 平行板电容器
联系 电容器容纳电荷的本领由Q/U来量度，由本身的结构(如平行板电容器的εr、S、d等因素)来决定 平行板电容器典型问题一：U不变
保持电容器的两极板与电源相连
十 十 十 十 十 十 十 十
一 一 一 一 一 一 一 一
Q=CU
d 增大
E 减小
十 十 十 十 十 十 十 十
一 一 一 一 一 一 一 一
E 不变
结论：平行板电容器的电场强度只与板板所带的电荷量、
相对介电常数及极板正对面积有关，与两极板的距离无关。
U=Q/C
E=U/d
平行板电容器典型问题二：Q不变
充电后，切断与电源的连接
平行板电容器的动态分析
【例3】探究影响平行板电容器电容大小因素的实验装置如图所示，忽略漏电产生的影响，下列判断正确的是( )
A．平行板正对面积减小时，静电计指针张角减小
B．静电计可以用电压表替代
C．平行板间距减小时，静电计指针张角减小
D．静电计测量的是平行板电容器所带电荷量
C
【针对训练3.1】如图所示，用静电计测量带电的平行板电容器两极板(相互正对)间的电势差时，保持平行板电容器两极板距离不变，若把B极板向上移动少许，则（ ）
A．电容器的电容不变
B．两极板间的电场强度变大
C．静电计的张角增大
D．两极板所带的电荷量增大
BC
【针对训练3.2】一平行板电容器，充电后与电源断开，负极板接地，在两极板间有一正电荷，电荷足够小，固定在P点，如图所示。若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线位置，则下列说法正确的是（　　）
BC
A．静电计指针偏角变小
B．两极板间的场强不变
C．P点的电势不变
D．在P点的正电荷的电势能变大
四、常见的电容器
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
+
-
五、课堂练习
五、课堂练习
2.如图所示，平行板电容器板间距离d=10cm，与一个直流电源相连，电源电压为10V，N板接地，取大地电势为零，两板间有一点P，P点距M板5cm，把开关闭合给电容器充电，然后再断开，P点场强大小为________，电势为____________，若把N板向下移动10cm，则P点场强大小为________，电势为_________。
五、课堂练习
课堂小结
一、电容器
1．固定电容器
2．可变电容器
二、电容
1.平行板电容器问题U不变
2.平行板电容器问题Q不变
3.平行板电容器的动态分析
1.定义
2.定义式
3.单位
4.物理意义
三、平行板电容器的电容
四、常见的电容器
1．定义
2．电容器的充电和放电过程

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