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第十章：第4节
电容器的电容
高中物理必修第三册
目录
CONTENT
高中物理必修第三册
电容器
电容
常见电容器
平行板电容器分析
新课引入
01.
高中物理选择性必修第一册
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？
新课引入
02.
高中物理选择性必修第一册
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。
新课引入
03.
高中物理选择性必修第一册
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？
电容器
第一部分
电容器
01.
高中物理必修第三册
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。
那么，如何往电容器内“装”电荷呢？
电容器的充放电演示
02.
高中物理必修第三册
高中物理必修第三册
使电容器的两个极板分别带上等量的异种电荷，这个过程叫充电。
U
+ + + + + +
-Q
+Q
- - - - - - -
Q↑、U ↑、E ↑
稳定后不变
G
（1）两极板带等量异种电荷； （2）两极板间有与电源相等的电压；
（3）两极板间有匀强电场； （4）两极板间储存有电场能。
电能
电场能
充电完成后：
电容器的充电
03.
高中物理必修第三册
电容器的放电
04.
已经充电的电容器两极板上的电荷的中和过程，叫放电。
+ + + + + +
Q
+Q
U
G
↓Q↓、U ↓、E ↓
稳定后均为零
其他
电场能
1.两极板带电量为0；
2.两极板间电压U=0；
3.两极板间场强E=0；
4.两极板间无电场能。
放电完成后：
高中物理必修第三册
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
用传感器演示电容器的充放电
05.
关键点拨
07.
高中物理必修第三册
3.若保持与电源连接，则板间电压 U 不变；
4.若断开电源，则极板所带电量 Q 不变。
2.把一个极板带电量的绝对值叫做电容器的带电量,用Q表示；
1.充放电时间极短，充放电完成时，灵敏电流计的指针不偏转，
说明此时电路中没有电流。
学以致用：照相机的闪光灯原理
08.
高中物理必修第三册
照相机的闪光灯，在不到0.001s的短暂时间内发出强烈闪光，瞬间电流
很大，各种电池都不能承受。在实际中，常常用电容器帮助闪光实现它
的功能。拍照前用较长的时间（一般几秒）给电容器充电，拍照时触发
闪光灯，使电容器通过灯管瞬间
放电，发出耀眼的白光。然后电源又
给电容器充电，为下次
闪光做准备。
闪光灯的内部结构
问题与思考
09.
高中物理必修第三册
类比法：
类比圆柱
型水杯容
器的储水
h
h
A
B
C
1.水位每升高h，试比较A、B、C的储水量；
2.哪个储水本领大？
如何反映其储水本领？
既然电容器能储存电荷，如何反映电容器容纳电荷的本领大小呢？
大胆猜想
10.
高中物理必修第三册
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
研究发现
11.
高中物理必修第三册
人们通过实验研究发现：
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。
实验电路图
具体如何描述呢？
电 容
第二部分
电容
01.
高中物理必修第三册
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。
击穿电压
02.
高中物理必修第三册
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。
问题与思考
03.
高中物理必修第三册
你可以动手制做一个容量较大的电容器，该怎么做？
请同学们参考课本拓展学习部分。
电容器的电容跟哪些因素有关？
接下来我们以平行板电容器为例进行探究：
控制变量法
04.
高中物理必修第三册
有机玻璃板
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
--
改变d
改变S
改变
电介质

多媒体实验室
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。
实验结论
05.
高中物理必修第三册
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
几种常见介质的介电常数
06.
高中物理必修第三册
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。
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？
常见电容器
第三部分
固定电容器
01.
高中物理必修第三册
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：
高中物理必修第三册
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
03.
高中物理必修第三册
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。
平行板电容器动态分析
第四部分
控制电压不变
01.
高中物理必修第三册
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。
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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.
课堂小结
高中物理必修第三册
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
THANKS

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