高中物理平行板电容器课件

例与练
2、如图所示，将平行板电容器两极板分别
接在电压是6V的电池组正负极，跟电池组
负极相连的极板带电量为-9.0×10-8C ，则
电容器的带电量为 9.0×10-8 C，电容器
的电容为 1.5×10-8 F。若将此电容器两
极接电压5V的电池组正负极，电容器的电
容为 1.5×104 PF。 ＋Q
电容与电
二、电容（C） 2、定义：电容器所带电荷量Q与两极板间
电势差U的比值叫电容器的电容。
CQ U
3、国际单位：法拉（F） （简称法）。 常用单位：微法（μF）、皮法（pF）。 1μF = 10-6F，1 pF =10-12F。
【全国百强校】四川省绵阳中学人教 版高中 物理选 修3-1课 件：1. 8 平行板电容器充电平衡后与电源断开 (共38张PPT)
第八节、电容器 电容
绵阳中学物理组 刘殿发liudianfa
一、电容器
１、基本结构：
电容器的极板
由两个彼此绝缘又相距很近的导体，组 成。
平行板电容器
电容器的极板 电介质
观察纸介电容器的构造
该元件有两片锡箔（导体），中 间是一层薄纸。
一、电容器
2、电容器的充电、放电：
（1）充电
正极板
两有极短间暂 有的电压流
那么，Q与U有什么关系呢？
A
+Q 十 十 十 十 十 十 十 十 -Q 一 一 一 一 一 一 一 一
B
【全国百强校】四川省绵阳中学人教 版高中 物理选 修3-1课 件：1. 8 平行板电容器充电平衡后与电源断开 (共38张PPT)
【全国百强校】四川省绵阳中学人教 版高中 物理选 修3-1课 件：1. 8 平行板电容器充电平衡后与电源断开 (共38张PPT)

1.知道什么是电容器，认识常见的电容器. 2.了解平行板电容器的充、放电过程. 3.理解电容的定义，理解决定电容大小的因素. 4.会解有关两种电容器的题型. (重点)
1
2
VCD部分线路板
3
4
问题:
电容器到底是什么样的元件？ 它的作用、构造、原理是什么？ 本节课就要研究这些问题.
5
一、电容器 1.概念：储存电荷和电能的元件 2.构造：在两个相距很近的平行金属板中间夹 上一层绝缘物质，就组成了一个最简单的电容 器，叫平行板电容器.其实，任何两个彼此绝缘 又互相靠近的导体，都可以看成一个电容器.
固定电容器
陶瓷电容器
18
2.可变电容器
可变电容器 问题：请分析可变电容器的变容原理.
19
小 结：
电容器以两片导体为极板，中间隔以电介质构成.
电容C是描述电容器容纳电荷本领的物理量.
定义式 C Q
U
适用于任何电容 C与Q、U无关 器
决定式
C
S 4kd
只适用于平行板
反映C的决定
电容器
因素
20
电容器的性能指标
26
二、电容 1.定义式: C Q Q 物理意义:C与Q、U无关,由电容器本身结
U U
构决定. 2.单位：法拉F 1F=106μF=1012pF
27
三、平行板电容器的电容决定式
C S 4kd
物理意义:C由ε、S、d决定.
四、电容器使用时注意的问题 工作电压≤额定电压<击穿电压
28
1.一个平行板电容器，电容为200pF，充电后两板间 的电压为100V，电容器带电量为_2_×__1_0_-_8_C，断开电 源后，将两板间距离减半，两板间的电压为__5_0_V

常见电容器的分类方法
①按形状分：圆柱形电容器，平行板电容 器，球形电容器等．
②按构造分：固定电容器，可变电容器， 半可变电容器等．
可变电容器通常是通过改变正对面积或改 变极板间距离来改变电容的．
③按极板间使用的电介质分：空气电容器， 真空电容器，塑料薄膜电容器，云母电容器， 陶瓷电容器，电解电容器等．
2、电容的定义式: C Q U
Q指每一个极板带电量绝对值, U表示电容器两板的电势差—电压.
3、物理意义：描述电容器容纳电荷本 领的物理量 4、单位：
国际单位制：法拉——法（F） 1F=1C / V 常用单位：微法（μF);皮法（pF)
1F=106μF=1012pF
思考:
甲同学说：“电容器带电越多， 电容越大，不带电时，电容为零”。 此说法对吗?为什么?
3、电容器的作用：容纳储存电荷
圆柱型水杯容器的储水问题:hhABC
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？
水量V 深度h
截面积S
思考与讨论
那电容器储存电荷的本领 如何表征呢？
CQ U
二.电容
1、电容器所带电量Q与电容器两极板间的 电势差U的比值，叫电容器的电容。符号C。
1.8电容器的电容
知识目标 （1）知道电容器的基本构造，了解电 容器的充电、放电过程，认识常见的电 容器。 （2）理解电容的物理意义，掌握电容 的定义公式、单位，并能进行简单的计 算。 （3）了解影响平行板电容器电容大小 的因素，能利用公式判断平行板电容器 电容的变化。
观察图片
一些常见的电容器
d表示两板间的距离
εr是电介质的相对介电常数，与电介质 的性质有关。

的电荷量分别用 d、U、E、C 和 Q 表示，下列说法正确的是( AC ) A.保持 U 不变，将 d 变为原来的两倍， 则 E 变为原来的D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 C 不变，将 Q 变为原来的两倍，则 U 变为原来的两倍 D.保持 d、C 不变，将 Q 变为原来的一半，则 E 变为原来的一半
笔记
根据决定式 C＝ εrS ，分析出电容的变化情况；根据定义式：C＝Q，分析出两板间电势差
4πkd
U
的变化情况；根据 E＝U＝ Q ＝4kπQ，分析出板间场强的变化情况. d Cd εrS
等 Q 型动态分析的结论：由 E＝4kπQ变形得 E＝4kπ·Q，即 E∝Q，其中Q称为电荷的面密
εrS
εr S
第7节 平行板电容器的动态变化规律
二、平行板电容器的动态分析
1.电容器的瞬时性
总结
电荷移动需要时间，即电容器的电荷量在一瞬间几乎不变，电容器与弹簧类似，具有瞬时
性，在极短的时间内，认为极板上电荷量保持不变.
第7节 平行板电容器的动态变化规律
二、平行板电容器的动态分析
2.等U型与等Q型的动态分析
笔记
(4)意义：电容器容纳电荷本领的高低． (5)决定因素：由电容器本身物理条件(大小、形状、相对位置及电介质)决定，与电容器是 否带电及电压无关．
第7节 平行板电容器的动态变化规律
一、基础知识梳理 3.平行板电容器的电容
笔记
(1)决定式：C＝ εrS . 4πkd
(2)决定因素：正对面积，相对介电常数，两板间的距离．
4.公式 C＝Q和 C＝ εrS 的比较
U
4πkd
(1)定义式：C＝Q，不能理解为电容 C 与 Q 成正比、与 U 成反比，一个电容器电容的大小 U

集体探讨
1.相邻两个同学能否构成电容器？
集体探讨
1.相邻两个同学能否构成电容器？
2.两个平行金属板夹上一层绝缘
物质能否构成一个电容器?
电 容 器 的 工 作 状 态
1) 充电过程：
图1.8-1
电 容 器 的 工 作 状 态
1) 充电过程：使电容器带电的过程。
电 容 器 的 工 作 状 态
U
讨论：
你能画出C——U和C——Q图象吗？
C C
O
U O
Q
讨论：
你能画出C——U和C——Q图象吗？
C C
O
U O
Q
讨论：
你能画出C——U和C——Q图象吗？
C C
O
U O
Q
数值上等于使两极板间的电势差为1V 时，电容器所带电荷量。
3.
数值上等于使两极板间的电势差为1V 时，电容器所带电荷量。
2. 电容器的额定电压：电容器正常工作时 的最大电压。 3. 注意电解电容器的极性。
完成课后练习
1) 充电过程：使电容器带电的过程。 ①电容器充电的过程中，在两极间 加电压、两板带等量异种电荷不断增大, 直到两极电压等于电源电压为止，该过 程中电路中有短暂的充电电流；
电 容 器 的 工 作 状 态
1) 充电过程：使电容器带电的过程。 ①电容器充电的过程中，在两极间 加电压、两板带等量异种电荷不断增大, 直到两极电压等于电源电压为止，该过 程中电路中有短暂的充电电流； ②电容器充电后切断电源电荷不消 失，从电源获得的电能储存在了电场 中——电场能。
3.
意义：电容是一个反映电容器容纳电 荷本领大小的物理量(是电容器的一个性 能指标).
4.
数值上等于使两极板间的电势差为1V 时，电容器所带电荷量。

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试身手〃夯基础
第 2 章
第 4 节
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要点一 要点二 随堂检测 课下作业 归纳小结 综合提升
创新演练 〃大冲关
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1．知道电容器的概念和平行板电容器的 主要构造。
2．正确理解电容器定义式C＝ Q 的物理意 U
义。 3．了解平行板电容器电容大小的决定因 素。
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2．电容器的工作电压 电容器的外壳上标有额定电压等参数。额定电压就是电 安全工作 容器 时电压的上限。
3．应用
电容器在生活中应用十分广泛。如照相机的电子闪光灯， 测量水位的仪器，驻极体话筒等。
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[试身手· 夯基础] 1．电容器是一种常用的电子元件，对电容器认识正确的 是 A．电容器的电容表示其储存电荷的能力 ( )
答案：A
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2．一个电容器带电荷量为Q时，两极板间的电势差为U，若
使其带电荷量增加4×10－7 C，电势差则增加20 V，则它 的电容是________。 4× －7 10 ΔQ 解析：由 C＝ 得 C＝ F＝2× －8 F。 10 ΔU 20
答案：2×10－8 F
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3．有一只电容器的规格是“1.5 μF,9 V”。则这只电容器上的
Q 定，不要根据 C＝U误认为 C 与 Q 成正比，和 U 成反比。
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三、电容器的分类及应用 1．电容器的分类 常见的电容器按导体极板间所用的 介质 的不同来分类 时，有空气电容器、云母电容器、纸质电容器、陶瓷电容 器、电器、固定电容器等。
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Q 1．(对应要点一)对公式 C＝U，以下说法正确的是( A．电容器带电荷量越多，电容就增加得越大

B.E变大，Ep变大 C.U变小，Ep不变 D.U不变，Ep不变
由于电容器充电后与电源断开，说明电容器所带电荷量不变，正极板向 负极板移近时，由 U＝QC＝4πεkrSQd∝εdrS可知，U 变小；由 E＝Ud ＝CQd＝ 4πεrkSQ∝ε1rS可知，电场强度 E 不变，由于 E 不变，P 到正极板的距离减 小，可知 P 点的电势升高，则正电荷的电势能 Ep＝qφP 变大.故 A 正确，
B、C、D 错误.
3.竖直正对放置的平行板电容器两极板连成如图所示的电路，R为滑动变 阻器，一个带负电的小球悬挂在电容器的内部.闭合开关，电路稳定后， 悬线偏离竖直方向的夹角为θ，则下列判断正确的是
√A.保持开关闭合，变阻器滑片向左移动，则θ不变
B.保持开关闭合，略向左移动左极板，则θ增大 C.断开开关后，略向右移动右极板，则θ减小 D.断开开关后，略向上移动左极板，则θ减小
√A.平行板电容器的电容将增大
B.平行板A、B间的电场强度保持不变
√C.P点的电势将减小
D.微粒的电势能将增大
2.一平行板电容器充电后与电源断开，正极板接地，在两极板间有一正
电荷(电荷量很小)固定在P点，如图，Ep表示正电荷在P点的电势能.若保 持负极板不动，将正极板移至图中虚线所示的位置，则
√A.U变小，E不变
√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
E.断开S后，在极板间插入有机玻璃板
开关S闭合，电路稳定，电容器两端的电势差不变，等于 电源的电动势，则指针张角不变，故A、B错误；
断开 S，电容器所带的电荷量不变，B 板向右平移拉开一些，则电容减 小，根据 U＝QC知，电势差增大，则指针张角增大，故 C 正确； 断开 S，电容器所带的电荷量不变，A、B 的正对面积减小，电容减小， 根据 U＝QC知，电势差增大，则指针张角增大，故 D 正确； 插入有机玻璃板后，εr 增大，电容增大，由 C＝QU知，电势差减小，则指 针张角减小，故 E 错误.

平行板电容器:两块彼此隔开平行
放置的金属板构成的简单电容器
4、电容器的充电
将电容器两个极板带上电荷的过程，叫电容器的充电。电容器的充
电过程中，两极板的电荷增加，极板间的电场强度增大，电源的能量
不断储存在电容器中。
正极板
两极间有电压
＋
两板分别带等量异种电荷， Q ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
E
每个极板带电量的绝对值
（2）电容器充电后断开和电源连接，如果增大d，则U、Q、E如何
Q
S
变化?
U
C
C
4

kd
U
d
C
Q不变
U Q 4kQ 4k
E


d Cd
S

E不变
Q不变
（3）保持U不变 ，减小正对面积S，则U、Q、E如何变化?
S
S
C
4kd
U
E
d
U、d不变
C
Q CU
U不变
Q
E不变
（4）保持Q不变 ，减小正对面积S，则U、Q、E如何变化?
平行板电容器的电容公式：
CS
1
C
d
C r
介电常数真空εr=1
C
静电力常量
两板正对面积
rS
4πkd
两板间距离
εrS
Q
公式 C＝ 和 C＝
的比较
U
4πkd
特点
意义
适用范围
联系
εrS
C＝
4πkd
决定式
平行板电容器，C∝εr，C∝S，
Q
1
对某电容器 Q∝U，但 ＝C 不
U
C∝ ，反映了影响电容大小的

母介质移出,则电容器 ( D )
A.极板上的电荷量变大,极板间电场强度变大 B.极板上的电荷量变小,极板间电场强度变大 C.极板上的电荷量变大,极板间电场强度不变 D.极板上的电荷量变小,极板间电场强度不变
ex1. 如图所示，水平放置的平行金属板与 电源相连，板间距离为d，闭合开关
稳定后，板间有一质量为m．电量为q
讨论：C、Q、U、E的变化
C rS rS 4kd d
E U Q 4kQ 1 d Cd r S r S
U Q C
Q 4kdQ rS rS
4kd
d
rS
讨论：C、Q、U、E的变化
推论2：电容器所带电荷量Q恒定不变时，则E与d无关，而与εr和S有关。
栏目索引
B
ex2.
栏目索引
一平行板电容器两极板间距为d、极板面积为S，电 容为ε0S/d，其中ε0是常量．对此电容器充电后断开 电源．当增加两板间距时，电容器极板间( )
板间的距离为d，静电计指针偏角为θ.实验中，极
板所带电荷量不变，若( )
A．保持S不变，增大d，则θ变大
B．保持S不变，增大d，则θ变小
C．保持d不变，减小S，则θ变小
D．保持d不变，减小S，则θ不变
ex6.
在如图所示的实验装置中，平行 板电容器的极板B与一灵敏静电计 相接，极板A接地。下列操作中可 以观察到静电计指针张角变大的是 （）
平行板电容器的电容与极板的⑧ 正对面积 成正比,与电介质的相对介电 常数成正比,与⑨ 两极板间的距离 成反比。
(2)平行板电容器电容的决定式:
C rS 4k d
注意:
k为静电力常量。
No Image
适用于任何电容器。
No Image

【答案】 CD
对平行板电容器定性分析的解题步骤 (1)确定不变量．电容器与电源相连时，电压 U 不变；电容器充电后与电源 断开时，所带电荷量 Q 不变． (2)根据决定式 C＝4πεSkd和 S、ε、d 的变化分析平行板电容器电容的变化． (3)根据定义式 C＝QU分析电容器所带电荷量 Q 或两极板间电压 U 的变化． (4)用 E＝Ud 或 E∝QS 分析电容器两极板间场强的变化，或根据电容器带电量 Q 的变化分析回路中的电流方向．
小；S 变小，U 变大
3．(多选)如图 2-4-3 所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板 之间的电势差 U，现使 B 板带正电，则下列判断正确的是( )
【导学号：34660062】
图 2-4-3
A．增大两极板之间的距离，指针张角变大 B．将 A 板稍微上移，静电计指针张角将变大 C．若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大 D．若将 A 板拿走，则静电计指针张角变为零
μF＝ 1012 pF.
(5)标量：只有大小，没有方向．
[再判断] 1．电容和电容器是一回事．(×) 2．电容为 C 的电容器所带电荷量为 Q，若电荷量增大为 2Q，则电容变为 2C.(×) 3．电容器的一个极板带正电荷，另一极板带等量负电荷，其带电荷量指的 是一个极板上电荷量的多少．(√)
[后思考] 给电容器充电时，电容器所带电荷量增加，两极板间的电场强度怎样变化？ 储存的电能怎样变化？
知
识
点
一
学
业
第 4 节 电容器 电容
分
层
测
评
知 识 点 二
学习目标
1.知道什么是电容器以及常见的电容 器． 2．知道充电和放电的含义． 3．理解电容的概念及其定义式 C＝UQ， 并能进行有关运算．(重点、难点) 4．知道平行板电容器的电容与哪些因 素有关，了解公式 C＝4πεSkd并能用其讨 论分析有关问题．(难点)

电容器的作用：
——容纳和储存电荷
那电容器储存电荷的本领如何表征呢？
电容器 容纳储存电荷 电荷量Q 电势差U 电容C 水容器 容纳储存水 水量V 水位差h 横截面S
+++++++++
---------
Q C U
V S h
思考:
甲同学说:“电容器带电越多,电容 越大,不带电时,电容为零”.此说法对 吗?为什么? 乙同学说:“若A电容器带电比B电容 器带电量多,则A的电容就比B的电容 大”.此说法对吗?为什么?
第七节 了解电容器
电容器是一种常用的电学元件，它可以用 来储存电荷。电容器在电工、电子技术中有着 广泛的应用。
一.识别电容器
常 用 电 容 器
电容器的构造： 两块彼此绝缘又互相靠 近的导体就构成了电容器。 这两个导体就是电容器的两 个极。
平行板电容器：由两块正对而又相距很近的金属 板组成，板间形成的电场是匀强电场。
二.电容器的充放电 1.充电：使电容器的两个极板带上等量异种电 荷的过程叫充电。 充电过程是建立电场、储存电场能的过程。 2.放电：使电容器两极板上的电荷中和的过程 叫放电。 放电过程是电场消程——特点
1、充电电流：电流强度由大到小；方向从电源正极 到导体板； 2、电容器所带电荷量增加； 3、电容器两极板间电压升高； 4、电容器中电场强度增加； 当电容器充电结束后，电容器所在电路中无电流， 电容器两极板间电压与充电电源的电压相等； 5、充电后，电容器从电源中获取的能量成为电场能； 电容器充电后，任意一个极板带电量的绝对值叫 电容器的带电量，用“Q”表示。
1、两个电容器电量之比为2:1，电压之比为 1:2， 则它们的电容之比为 .

Ｐ点电势及该微粒在Ｐ点的电势能将如何 变化？
课堂训练
• 平行板电容器的两极板Ａ，Ｂ接于电池两极，一带正电小球悬挂在电 容器内部，闭合开关，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为 θ。如下图那么：
• Ａ、坚持开关Ｓ闭合，带正电的Ａ板向Ｂ板接近，那么θ角增大。 • Ｂ、坚持开关Ｓ闭合，带正电的Ａ板向Ｂ板接近，那么θ角不变。 • Ｃ、坚持开关Ｓ断开，带正电的Ａ板向Ｂ板接近，那么θ角增大。 • Ｄ、坚持开关Ｓ断开，带正电的Ａ板向Ｂ板接近，那么θ角不变。
U变小，d不变，E变小 U变小，d不变，E变小 U变大，d变大 ，E不变
• 思索讨论〔2〕假设在上述图中闭合开关S 而坚持其他条件不变，只是将金属板M，N 在极短的时间内都分别绕垂直于O₁，O₂的 轴在纸面内逆时针旋转一个小角度θ〔θ＜ 30°〕，O₁，O₂分别为两个金属板的中点 〔不思索极板正对面积的变化〕那么两极 板间场强E及极板带有的电荷量Ｑ如何变化？
容器所带的 与电容器两极板间的
的比值叫
做电容器的电容，公式： ，单位：法拉〔F〕。
电容是描画电容器
的物理量。
• 4．平行板电容器的电容公式：C=
为
，d为
，其中ε是
行板电容器两板间的电场可以近似以为是
场强E= 。
S ，平
电场，
• 5.平行板电容器和电源一直相接，两极板 变，，平行板电容器充电后与电源断开,
• 问题〔2〕试分析P点的电势及该微粒在P点 电势能如何变化？
• 思索讨论〔1〕假设平行板电容器充电后， 开关S断开，坚持上极板不动，而将下极板 向下挪动一段间隔，情况又将如何变化？

规律总结
第一类动态变化：两极板间电压U恒定不变 充电后与电池两极相连
电容器两极板间的电压不变

知识讲解
4、电容器的充电和放电：
（1）充电： 把电容器的两个极板分别与电池的两
极相连，两个极板就分别带上了等量的异 种电荷，这个过程叫做充电。 充电过程：Q↑，U ↑，E ↑，稳定后不变，
有由大变小的短暂的充电电流；
能量转换： 电源的能量转换为电容器中的电场能
第6页
每个极板带电量的 绝对值叫电容器的 带电量Q
E=U/d
C减小 Q=CU Q减小 E不变
第 14 页
知识讲解
Q 不 变
d增加 S减小
电容器始终与电源断开，Q保持不变。
C S 4 kd
E 4 kQ rS
C减小 E不变
U=Q/C U增加
C S 4 kd
E 4 kQ rS
C减小 E增加
U=Q/C U增加
第 15 页
知识讲解
平行板电容器的两类动态问题（重点）
课堂导入
第3页
知识讲解
第4页
电容器
1.电容器：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电容器。 2.平行板电容器：在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层电介质， 就组成了平行板电容器，这两个金属板叫作电容器的极板.
电容器的极板
平行板电容器
电介质 电容器的极板
知识讲解
第5页
电容器的充放电现象
1F=106μF=1012pF
V所需要增加的电荷量。
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。
第9页
课堂检测
2.如图所示为某一电容器所带电荷量和两端电压之间的关系图线，若将 该电容器两端的电压从40 V降低到36 V，对电容器来说正确的是 A.是充电过程

接计算机 电流 R 传感器 C
E
+- 8V
电容器放电电路 问题1 竖直狭长矩形面 积的物理意义？ 问题2 如何求电荷量？
问题3 如何求电容 C？
南京化学工业园区·史献计工作室制作 静电场
⑦ 对电容的认识与理解
高中物理 选修 3-1
例1 对于电容的认识正确的是（ A ）
A. 电容器的电容表示其储存电荷的能力 B. 电容器的电容与它所带电量成正比 C. 电容器的电容与它两极间电势差成反比 D. 电容器电容的单位有 μF 和 pF
南京化学工业园区·史献计工作室制作 静电场
8 电容器的电容
上节回放 1 静电平衡 2 静电平衡导体的特点
3 静电屏蔽 4 尖端放电
高中物理 选修 3-1
南京化学工业园区·史献计工作室制作
电容器
静电场
高中物理 选修 3-1
1 电容器是常见电路元件之一
南京化学工业园区·史献计工作室制作 静电场
高中物理 选修 3-1
所带的电量与两板间电势差成正比
南京化学工业园区·史献计工作室制作 静电场
高中物理 选修 3-1
例 3 有一正充电的平行板电容器， 若使它的电荷量减少 3×10-4C， 其电压降为原来的三分之一，
则电容器原来的带电量可能是 __4_.5_×__1_0_-_4C______ C.
南京化学工业园区·史献计工作室制作 静电场
南京化学工业园区·史献计工作室制作
理论分析表明：
静电场
高中物理 选修 3-1
真空平行板电容器电容 C
C = ——S — 4πkd
充电介质平行板电容器电容 C C = —ε—r S— 4πkd
其中：εr 相对介电常数