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(共43张PPT)
第十章 静电场中的能量
第4节 电容器的电容
02
主题二：电容
01
主题一：电容器
第4节 电容器的电容
目录
CONTENTS
03
主题三：平行板电容器
04
主题四：动态分析
05
主题五：常见电容器
思考1：在断路处接两个彼此靠近的平行金属板呢？
不会
新课引入：闭合下图开关，电流表指针会偏转吗？？
A
－
＋
+
-0.6
0.6
0
+
+
+
+
+
+
+
+
思考2：加平行金属板和不加平行金属板有什么区别？
一、电容器（capacitor）
1.构造:
靠的近且彼此绝缘的两个导体
2.充电:
1
2
电能转化为电场能，
3.放电:
电场能转化为其它能，
当U等于电源电压时结束
当中和完毕结束
注意：①充放电是个瞬间电流
4.带电量:
一个极板所带电量的绝对值
U
+Q
-Q
A
②断开电源，Q不变
接通电源，U不变
且方向相反
思考3：不同电容器存储电荷的本领肯定不一样，那如何反映电容器存储电荷的本领呢？
U1
+Q1
-Q1
+
+
+
+
_
_
_
_
U2
+Q2
-Q2
+
+
+
+
_
_
_
_
+
+
+
_
_
_
谁的储电本领强？ 电容器 电量 电势差
A 50C 10V
B 100C 50V
电量Q
电压U
反映储电本领
50C
10V
100C
50V
>
A
B
A
B
h
二、电容（capacitance）
存储电荷的本领
1.定义:
2.定义式:
Q
U
法拉(F)
3.单位:
C=
微法(μF)
皮法(pF)
ΔQ
ΔU
=
1F=
103mF=
106μF
电容是由电容器本身结构决定。
注意:
与带电量Q和电势差U无关
毫法(mF)
纳法(nF)
=109nF=
1012pF
U
+Q
-Q
+
+
+
+
_
_
_
_
三、平行板电容器
1.构造:
两块彼此绝缘平行金属板
2.电容:
U
+Q
-Q
+
+
+
+
_
_
_
_
①S
θ
U
C
(电压表)
静电计
②d
③绝缘物质
Q
U
C=
思考4：平行板电容器的电容跟哪些因素有关呢？
猜想：与两板面积S、距离d、以及中间的绝缘物质有关
θ
U
C
插入
电介质
思考4：平行板电容器的电容跟哪些因素有关呢？
①S
θ
U
C
(电压表)
静电计
Q
U
C=
②d
③绝缘物质
猜想：与两板面积S、距离d、以及中间的绝缘物质有关
电介质
θ
U
C
思考4：平行板电容器的电容跟哪些因素有关呢？
θ
U
C
插入
①S
θ
U
C
(电压表)
静电计
Q
U
C=
②d
③绝缘物质
猜想：与两板面积S、距离d、以及中间的绝缘物质有关
①此式是决定式，只适用于平行板电容器
注意:
③ε叫介电常数由中间的绝缘物质决定.
②S是正对面积，
（k为静电力常数）
εS
4πkd
C =
U
+Q
-Q
+Q
-Q
三、平行板电容器
1.构造:
两块彼此绝缘平行金属板
2.电容:
电介质 空气 煤油 石蜡 陶瓷 玻璃 云母 水
数值
1.0005
2
6
6～8
4～11
2.0～2.1
81
3.参数:
①击穿电压:击穿绝缘物质的电压
U额低于U穿
②额定电压:正常工作时的最高电压 ,
【典例1】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．
A
【典例2】(多选)如图所示，电路中A、B为两块竖直放置的金属板，C是一只静电计，开关S闭合后，静电计指针张开一个角度，下述做法可使静电计指针张角增大的是( 　　)
A．使A、B两板靠近一些
B．使A、B两板正对面积减小一些
C．断开S后，使B板向右平移一些
D．断开S后，使A、B正对面积减小一些
CD
【典例3】如图所示，A、B为平行板电容器的金属板，G为静电计，开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度，下述结论正确的是(　 )
A．若保持开关S闭合，将A、B两
极板靠近些,指针张开角度将变小
B．若保持开关S闭合，将A、B两极板
正对面积变小些，指针张开角度将不变
C．若断开开关S后，将A、B两极板
靠近些，指针张开角度将变大
D．若断开开关S后，将A、B两极板
正对面积变小些，指针张开角度将不变
B
1.保持开关S闭合
电压U不变
2.断开开关
电量Q不变
V
A
B
=
Q
Cd
（k为静电力常数）
εS
4πkd
C =
U
+Q
-Q
+Q
-Q
三、平行板电容器
1.构造:
两块彼此绝缘平行金属板
2.电容:
3.参数:
①击穿电压 ②额定电压
E怎么变化？
U
d
E =
4πkQ
εS
=
εS
4πkd
=
Q
d
4.C与E:
①定义式C=
Q
U
(所有电容器)
决定式C=
εS
4πkd
(平行板电容器)
②定义式E=
U
d
(匀强电场)
决定式E=
4πkQ
εS
(平板电容器)
U
+Q
-Q
+Q
-Q
+Q
-Q
思考4：平行板电容器S变小，d变大，E和U怎么变？
E,U怎么变？
U
+Q
-Q
+Q
-Q
E,U怎么变？
C减小
C=Q/U
U增加
无法判断
C减小
C=Q/U
U增加
E增加
(电容器始终与电源断开)
Q不变
d增加
S减小
四、动态分析
1.Q不变
U
+Q
-Q
2.U不变
(电容器始终与电源连接)
判断C,U,E
E不变
E=U/d
E增加
E=U/d
εS
4πkd
C=
4πkQ
εS
E=
εS
4πkd
C=
4πkQ
εS
E=
拉面条
挤面条
C减小
C=Q/U
Q减小
E=U/d
E减小
C减小
C=Q/U
Q减小
E不变
E=U/d
四、动态分析
2.U不变
(电容器始终与电源连接)
U不变
d增加
S减小
+Q
-Q
判断C,Q,E
εS
4πkd
C=
E减小
4πkQ
εS
E=
εS
4πkd
C=
无法判断
4πkQ
εS
E=
注意:E正比于电荷面密度
少面条
同比例少面条
【典例4】(多选)如图所示，两块较大的金属板A、B相距为d，平行放置并与一电源相连，开关S闭合后，两板间恰好有一质量为m、带电荷量为q的油滴处于静止状态，以下说法正确的是(　　)
A.若A向左平移一小段位移，油滴仍然静止，G表中有b→a的电流
B.若将A向上平移一小段位移，则油滴
向下加速运动，G表中有b→a的电流
C.若将A向下平移一小段位移，则油滴
向上加速运动，G表中有b→a的电流
D.若将S断开，则油滴将做自由落体运动，G表中无电流
AB
【典例5】 (平行板电容器与力学综合)如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接，下极板接地。一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则(　　)
A．带电油滴将沿竖直方向向上运动B．P点的电势将降低C．带电油滴的电势能将减小D．电容器的电容减小，极板带电荷量将增大
B
五、常用电容器
五、常用电容器
五、常用电容器
五、常用电容器
五、常用电容器
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。
1.聚苯乙烯电容器
3.可变电容器:
五、常用电容器
2.电解电容器
以聚苯乙烯薄膜为电介质，两层铝箔为极板。
＋
符号：
符号：
五、常用电容器
3.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。
符号：
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
课堂小结
课堂练习
【练习1】对于某一电容器，下列说法正确的是(　 )
A．电容器所带的电荷量越多，电容越大
B．电容器两极板间的电势差越大，电容越大
C．电容器所带的电荷量增加一倍，两极板间的电势差也增加一倍
D．电容器两极板间的电势差减小到原来的1/2，它的电容也减小到原来的1/2
C
【练习2】(多选)有一只电容器的规格是“1.5 μF　9 V”，则该电容器( 　 )
A．正常工作时所带电荷量不能超过1.5×10－5 C
B．正常工作时所带电荷量不能超过1.35×10－5 C
C．额定电压为9 V
D．击穿电压为9 V
课堂练习
BC
【练习3】(多选)下列关于电容的说法正确的是( 　 )
A．电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量
B．电容器A的电容比B的大，说明A的带电荷量比B的多
C．电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器需要带的电荷量
D．由公式C＝Q/U知，若电容器两极板间电压为10 V，极板带电荷量为2×10－5 C，则电容器的电容为5×105 F
课堂练习
AC
【练习4】有一充电的平行板电容器，两板间电压为U＝2 V，现使它的电荷量增加ΔQ＝5×10－6 C，于是电容器两极板间的电压升高为6 V。求：
(1)电容器的电容；
(2)电容器原来所带的电荷量。
课堂练习
答案：(1)1.25×10－6 F　(2)2.5×10－6 C
【练习5】如图所示，一平行板电容器的两端与电压为U的恒压电源相连。极板上带电荷量为Q。若只将两极板间的距离增大为原来的2倍，求电容器极板上的电荷量。
课堂练习
答案：Q/2
[变式拓展]　在上述【练习5】中，如果电容器充电后断开电源，又该怎样分析相关量的变化呢？
平行板电容器充电后，所带电荷量为Q，两极板间电压为U。断开电源后，若只将两极板正对面积减小为原来的3/4，求电容器两极板间的电压。
答案 : 不变
答案 : 4U/3
【练习6】 电容式话筒含有电容式传感器，其结构如图所示，导电性振动膜片与固定电极构成一个电容器，当振动膜片在声压的作用下运动时，两个电极间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就转变为电信号。当振动膜片向左运动时，下列说法正确的是(　 )
A．固定电极所带正电荷减少
B．固定电极所带正电荷增加
C．固定电极所带负电荷减少
D．固定电极所带负电荷增加
课堂练习
C
【练习7】(2023·山东菏泽期末)如图所示，平行板电容器下极板接地，并与电压为U的直流电源(内阻不计)连接，一带电油滴静止于电容器中的P点。现将电容器的下极板竖直向上移动一小段距离(未到达P点)，则(　 )
A．P点的电势将升高
B．带电油滴的电势能将不断增大
C．带电油滴将沿竖直方向向上运动
D．电容器的电容减小，极板带电荷量将减小
课堂练习
C
【练习8】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
C
课堂练习
【练习9】据报道，我国每年心源性猝死案例高达55万，而心脏骤停最有效的抢救方式是尽早通过AED自动除颤机给予及时治疗。某型号AED模拟治疗仪器的电容器电容是15μF，充电至9kV电压，如果电容器在2ms时间内完成放电，则下列说法正确的是（ ）
A．电容器放电过程的平均电流强度为67.5A
B．电容器的击穿电压为9kV
C．电容器充电后的电量为135C
D．电容器充满电的电容是15μF，当放电完成后，电容为0
A
课堂练习
【练习10】如图所示，某同学在用传感器观察电容器放电过程中发现，开始放电前电容器两级板间的电势差为8.0V，当电容器带的电荷量减少4.0×10-8C时，两级板间的电势差减小为6.0V，则实验所使用的电容器的电容是多少（　　）
A．5×10-3
B．×10-2
C．2×10-2
D．实验前后电容发生变化，无法确定
C
课堂练习
【练习11】为厉行低碳环保，很多城市用超级电容车替换城市公交。某款公交车在车底部安装超级电容器（如图），其标称为“2.7V 3000F”。车辆进站后，车顶充电设备迅速搭到充电桩上完成快充。若该款质量为2000kg、额定功率为60kW的超级电容在平直的水平路面上行驶时，最大行驶速度为90km/h，在不载客的情况下，下列说法正确的是（　　）
A．超级电容车以最大速度行驶时牵引力大小为2.4×103N
B．超级电容器充电时电源的正极应接超级电容器的负极
C．超级电容器在2.7V电压下才能正常工作
D．超级电容器的电容随电压的增大而增大
A
课堂练习
【练习12】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
C
课堂练习
【练习13】在生产纺织品、纸张等绝缘材料过程中，为了实时监控材料的厚度，生产流水线上设置如图所示的传感器，其中甲、乙为平行板电容器的上、下两个固定极板，分别接在恒压直流电源的两极上。当通过极板间的材料厚度减小时，下列说法正确的是（　　）
A．有负电荷从a向b流过灵敏电流计G
B．甲、乙两板间材料内的电场强度为零
C．乙板上的电荷量变小
D．甲、乙平行板构成的电容器的电容增大
C
课堂练习
【练习14】（多选）如图，在干燥的冬天，手接触房间的金属门锁时，会有一种被电击的感觉，带负电的手在缓慢靠近门锁还未被电击的过程中，门锁（　 　）
A．近手端感应出正电荷
B．电势比手的电势低
C．与手之间场强逐渐增大
D．与手之间场强保持不变
AC
课堂练习
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