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第4节 电容器的电容
第十章
人教版 高中物理必修三
电容器
01
电容
02
实验探究
03
常用电容器
04
动态分析
05
水可以用容器储存起来，电荷是不是也可以用一个“容器”储存起来呢？
新课导入
图中的元件就是这样的“容器” ——电容器。
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。
新课导入
那么，什么是电容器？它的内部构造是怎样的？它是怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？
新课导入
电容器
PART 01
电容器的里面是什么样呢？
电介质
极板
它们的构造有什么共同点？
绝缘纸
导电纸
导电纸
想一想
早在1746年，荷兰的物理学家就发明了一种可存储电荷的小器件，称为莱顿瓶。富兰克林就是利用莱顿瓶收集来自雷电的电荷，完成许多电学实验的。
右图是实验室拆开的纸质电容器。它是由两层导电纸和隔开它们的绝缘纸组成的。
共同点：都是在两个导体间充填绝缘体
莱顿瓶（1746年 荷兰 ）
拆开的纸质电容器
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，叫作平行板电容器。
3.作用：储存电荷
金属极板
绝缘物质(电介质)
思考：相邻的两个同学是否能构成电容器？
2.电路图符号：
任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都能构成电容器。
电容器
01
那么，如何往电容器内“装”电荷呢？
实验设计
微元法: Q =I t
I-t图像“面积”表示电荷量
I
-
t图像
用传感器观察电容器的放电过程
05
电容器充放电
充电过程：
两极板的电荷量增加
极板间的电场强度增大
电源的能量不断储存在电容器中
V
A
S
1
2
-
-
+
+
+
+
-
-
-
放电过程：
两极板的电荷量减小
极板间的电场强度减弱
电容器中储存能量释放，通过电流做功转化为电路中其他形式能量
V
A
S
1
2
-
+
+
+
+
-
-
-
-
电容器所带电荷量跟两极板间电势差是否存在某种定量关系？
电容器的充放电过程及其特点
电 容
PART 02
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
？
大胆猜想
大胆猜想
09
探究电容器极板电势差与电量的关系：
二、电容
实验探究2：探究电容器极板电势差与电量的关系
实验次数 第一次 第二次 第三次 第四次 第五次 第六次
电压U/V 1.5 0.78 0.41 0.21 0.12 0.06
电荷量Q Q
的比值不变
人们通过多次实验研究发现：
对于同一电容器，电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U成正比，即比值Q/U 是一个常量；对于不同的电容器，这个比值一般不同。这个比值就表征了电容器储存电荷的特性。
研究发现
10
于是人们这样定义：
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。
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（capacitance）。用C表示;
2.定义式：
3.单位：法拉（F）
1F=1C/ V 1F=106μF=1012pF
电容C与电荷量Q成正比与电压U成反比吗？
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。
电 容
02
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，电容器损坏。这个极限电压称为击穿电压。
电容器外壳上标的电压是工作电压，或称额定电压，额定电压比击穿电压低。
击穿电压
02
你可以动手制做一个容量较大的电容器，该怎么做？
请同学们参考课本P41拓展学习部分。
电容器的电容跟哪些因素有关？
问题与思考
03
探究影响平行板电容器电容的因素
PART 03
有机玻璃板
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
--
改变d
改变S
改变
电介质

多媒体实验室
控制变量法
01
说明：静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量导体间的电势差，从指针的偏转角度就可以知道两个导体间的电势差的大小。
保持电量Q不变时
平行板电容器的电容C
板间距离d；
正对面积S；
介电常数 r；
r=4
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
++
+
+
+
+
++
+
+
+
+
++
+
+
+
+
++
+
+
+
+
++
r=2
r=1
反比于
正比于
正比于
实验结论
02
实验过程
03
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。
几种常用电介质的相对介电常数
04
了解了关于电容器的相关知识后，你知道电容器在生活中有哪些常见类型不？
常用电容器
PART 04
（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：
固定电容器
01
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。
可变电容器
02
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。
超级电容器
03
平行板电容器的
动态分析
PART 05
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
电容器始终与电源连接，U保持不变。
控制电压不变
01
C减小
U=Q/C
U增加
E不变
C减小
U=Q/C
U增加
E增加
电容器始终与电源断开，Q保持不变。
d增加
S减小
Q不变
控制电荷量不变
02
电容器
充电
在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质
电容
单位：法拉 1F=1C/V
意义：容纳电荷的本领
与电源连接，U保持不变
与电源断开，Q保持不变
放电
课堂总结
巩固提升
PART 06
【练习1】（2021·广东广雅中学高二期中）计算机键盘每个键下面都连有一块小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一块固定的小金属片，这组金属片组成一个可变电容器。当连接电源不断电，按下某个键时，与之相连的电子线路就给出该键相应的信号，当按下该键时，电容器的（　　）
A．极板间的电压变大 B．电容变小
C．极板的电量变大 D．极板间的场强变小
课堂练习
【正确答案】C
【练习2】如图，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
课堂练习
【正确答案】C
【练习3】电容器是一种重要的电学元件，它能够储存电荷。电容器储存电荷的特性用电容表征。如图所示，在研究电容器充、放电的实验中，使开关S掷向1端，电源E对电容器C充电。下列图像中，能正确反映电容器充电过程中电流与时间、电荷量与电压关系的是（　　）
A． B．
C． D．
课堂练习
【正确答案】A
谢谢大家！

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