电容器的电容-课件ppt

第一章
8
成才之路 ·高中新课程 ·学习指导 ·人教版 ·物理 ·选修3-1
知识体系构建
第一章
8
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考点题型设计
第一章
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成才之路· 物理
人教版 ·选修3-1
路漫漫其修远兮 吾将上下而求索
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第一章
静电场
第一章
静电场
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第一章
8 电容器的电容
第一章
8
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题型1
对电容及电容器的理解
下面关于电容器及其电容的叙述正确的是
(
) A．任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，就组成了
电容器，跟这两个导体是否带电无关 B．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代 数和 C．电容器的电容与电容器所带电荷量成反比
第一章
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答案：A
第一章
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成才之路 ·高中新课程 ·学ห้องสมุดไป่ตู้指导 ·人教版 ·物理 ·选修3-1
εrS Q 点评：①将 C＝Q/U，C＝ 与 E＝F/q、E＝k 2对比， 4πkd r 弄清哪是定义式，哪是决定式。 Q ΔQ ②由 C＝U可推得 C＝ ，有时应用很方便。 ΔU

以聚苯乙烯薄膜为电介质，把两层铝箔 隔开，卷起来，就制成了聚苯乙烯电容器 （图 10.4-7 甲）。改变铝箔的面积和薄膜的 厚度，可以制成不同电容的聚苯乙烯电容器。 以陶瓷为电介质的固定电容器也很多。
电解电容器（图 10.4-7 乙）是用铝箔作 为一个极板，用铝箔上很薄的一层氧化膜为 电介质，用浸过电解液的纸作为另一个极板 （要靠另一片铝箔与外部引线连接）制成的。 由于氧化膜很薄，所以电容较大。
4.（多选）两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平 行板电容器，与它相连接的电路如图 所示．接通开关S，电源即给电容器充电．则( BC ) A．保持S接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场强度减小 B．保持S接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电荷量增大 C．断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小 D．断开S，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大
理论分析表明，当平行板电容器的两极板之间是真空时，电容 C 与极板的正对面积 S、极板间的距离 d 的关系为
式中 k 为静电力常量。
当两极板之间充满同一种介质时，电容变大为真空时的εr 倍，即
εr是一个常数，与电介质的性质有关，叫作电介质的相对 介电常数。
• 常用电容器
常用的电容器，从构造上看，可以分为固定电容器和可变电容 器两类。固定电容器的电容是固定不变的。常用的有聚苯乙烯电容 器和电解电容器。
把开关S接2，电容器对电阻 R 放电。观察电流表可以知道，放 电电流由电容器的正极板经过电阻 R 流向电容器的负极板，正负电 荷中和。此时两极板所带的电荷量减小，电势差减小，放电电流也 减小，最后两极板电势差以及放电电流都等于 0。
电容器充电的过程中，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；放电的过程中，电 容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。

答案： 解析：设最大电势差为U，由动能定理：
，
此时电容器带的电荷量：
如图所示，计算机键盘的每一个键下面都连有一块金 属片，与该金属片隔有一定空隙的是另一块小的固定的金属 片．这两片金属组成一小电容器．该电容器的电容C可用公 式C＝εS/d计算，式中常量ε＝9×10－12F/m，S表示金属片的 正对面积，d表示两金属片间的距离．当键被按下时，此小 电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测出是 哪个键被按下了，从而给出相应的信号．设每个金属片的正 对面积为50mm2，键未按下时两金属片的距离为0.6mm.如果 电容变化0.25pF，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至 少需要被按下____0_.1_5_m_．m
照相机的闪光灯，在不到1103s 的短暂时间内发出 强烈闪光，瞬时电流很大，各种电池都不能承受。用什么电 学元件可帮助闪光灯实现它的功能？
常见的电容器
探究一：电容器的构造及工作原理
最简单的电容器———— 平行板电容器
电学元件符号
1、构造： 任何两个彼此绝缘又相距很近的导体都可以看成电 容器。这两个导体称为电容器的电极。
Q
不变量 C变小Q变小E变小
C变小U变大E不变
d变大
S变大 ε
C变大Q变大E不变 C变大Q变大E不变
C变大U变小E变小 C变大U变小E变小
四、电容器的分类
聚苯乙烯电容器 固定电容器 陶瓷电容器
电
电解电容器
容
纸质电容器
器 可变电容器
传感器在自动控制中有着广泛的应用，右图是一
种测定液面高度的电容式传感器的示意图，A为固定的导体
正确的是( )
CD
A．平行板电容器两板的电势差不变 B．平行板电容器两板的电势差变小 C．平行板电容器两板的电势差增大 D．平行板电容器两板间的电场强度不变

短暂的电流产生
新知讲解
四、电容器充放电
充电
放电
新知讲解
五、电容
充电后的电容器两极间的电压，叫电容器的电压。
电容器的带电量Q越多，电压U越高。
两极间有电压
＋Q
＋＋＋＋＋＋＋＋
E
－Q
－－－－－－－－
Q与U成正比，比值Q/U是常量。
新知讲解
五、电容
电容器带电与水桶盛水类比：
h=2cm
h=1cm
V=1Sdm3
正极板
两板分别带等量异种电荷
，每个极板带电量的绝对
值叫电容器的带电量
两极间有电压
＋Q
＋＋＋＋＋＋＋＋
E
－Q
－－－－－－－－
负极板
有短暂的电流
新知讲解
四、电容器充放电
2.用导线将充电后的电容器两极接通，两极失去电荷的过程，叫电容器的放
电。
＋Q
＋＋＋＋＋＋＋＋
U=0
－Q
－－－－－－－－
在放电过程中导线上有
三、电容器使用时应注意的问题 击穿电压、额定电压、电解电容器的极性
四、电容器充放电
1.将电容器两个极板带上等量异种电荷的过程，叫电容器的充电。
2.用导线将充电后的电容器两极接通，两极失去电荷的过程，叫电容器的放电。


=
五、电容：电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫电容器的电容


）
平行板电容器充电平衡后仍与电源相连，两极板间的电压是U，电荷量为Q，两极板间场
强为E，电容为C，现将两极板间距离减小，则（
A ．Q变大
B ．C变大
C ．E不变
D ．U变小
A

固定电容器：C不可变（符号为
）
可变电容器：C可改变（符号为
）
自我小结
• 通过本节课的学习，你学到了哪些知识？
• 通过本节课的自主探究过程，你接触到了哪 些物理学的科学研究方法？
比值定义法 类比法 控制变量法
c
思考讨论：
1.观察灵敏电流计的指针变化，分析思考形成原因？
2.充电完毕，电容器极板上的带电情况如何？ 3.充电、放电的过程电路中的能量如何转化？
利用传感器观察电容器的充电、放电过程
思考
如何描述电容器容纳电荷的本领? 能用电容器所带的电荷量Q描述吗？
探究电容器容纳电荷本领的描述
二、电容C
1.定义： 电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间
思考
• 摄影时遇到光线不足------ 使用闪光灯
• 仅靠电池直接给闪光灯供电就能发出如此 耀眼的光芒吗?
闪光灯的内部结构
一、电容器
一、电容器
1.构造：
1）两个绝缘且相离很近的导体 －－极板
2）中间夹一层绝缘物物质 －－电介质
3）两条引线
2、观察电容器的充电、放电过程
1
电路图
SG
E
2
微法(uF) 皮法(pF) 1F＝106uF＝1012pF
3.定义式： ——提供了一种测量方法 C与Q 、U 无关。
三、探究影响平行板电容器电容的因素 1、提出问题 2、猜想与假设 3、设计实验方案 4、完善实验方案
Байду номын сангаас
注意以下问题的思考与解决——
• 静电实验需要注意哪些方面的问题？ • 利用什么仪器给平行板电容器充电？ • 没有提供直接测量电容的仪器怎么办？ • 如何保证电容器所带的电荷量不变？ • 怎样测量电容器两极板间的电势差？能用电压表吗？

1
C
d
C r
两极板正对面积
真空 r=1
C
静电力常量
rS
4πkd
两极板间距离
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
实验结论：
减小正对面积、增大板间距可以减小电容；插入电介质，可以
r
增大电容。理论分析表明，平行板电容器的决定式为C=
4π
。
εr是一个常数，与电介质的性质有关，叫作电介质的相对介电
第十章
静电场中的能量
第四节
电容器的电容
学习目标
2.
情景导入
3.
新课讲解
4.
小试牛刀
5.
课堂小结
/
目
录
1.
PART 01
学习目标
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
学习目标
1.知道电容器和平行板电容器的概念，电容器的充、放电现象
2.理解电容的定义、公式、单位、物理意义
3.了解平行板电容器的电容公式
下极板竖直向上平移一小段距离，则下列说法正确的是( C )
A.带电油滴向上运动
B.静电计指针的张角变大
C.P点电势变小
D.带电油滴的电势能变小
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
答案：C
课堂小结
rS
解析：B.断开开关K，电容器带电量不变，则由 Q CU 、 C
4πkd
4πkdQ
可得 U
rS
S ，板间有介质时
S
C r .
4 πkd
4 πkd
（3）平行板电容器间的电场：可以认为是匀强电场且 E U ，U为两极

详细描述
调谐器通常由可变电容器组成，通过 调整电容器的电容量，可以实现对信 号频率的选择和调整。在无线电、电 视、广播等领域，调谐器被广泛应用 于信号的接收和发射。
05 电容器的动画演示
电容器充放电过程动画
要点一
总结词
详细描述电容器充放电过程中电荷的移动和分布情况，以 及电场的变化。
要点二
详细描述
电容器的温度系数
总结词：温度影响
详细描述：电容器的温度系数是指电容量随温度变化的程度。大多数电容器的温度系数为正值，即温度升高时电容量增大， 温度降低时电容量减小。但也有一些特殊类型的电容器具有负温度系数。了解电容器的温度系数对于电路设计和稳定性分析 非常重要。
04 电容器的实际应用
滤波器
总结词
滤波器是利用电容器的电抗特性，对特定频率的信号进行过 滤或抑制的电子元件。
详细描述
滤波器通常由电容器和电感器组成，通过调整电容器的电容 量和电感器的电感量，可以实现对特定频率信号的选择性传 输或抑制。在通信、音频、视频等领域，滤波器被广泛应用 于信号处理和噪声抑制。
耦合器
总结词
耦合器是一种利用电容器的耦合效应， 实现信号传输和隔离的电子元件。
电容器的电容值计算
总结词
解释如何计算电容器的电容值。
详细描述
电容器的电容值计算公式为C=εS/d，其中ε为介电常数，S为两极板之间的相对 面积，d为两极板之间的距离。
电容器的充放电过程
总结词
描述电容器充放电的过程和原理。
详细描述
当电容器充电时，电荷在电场力的作用下从电源正极流向电容器正极板，电子从 电源负极流向电容器负极板，电容器两极板之间形成电压差。当电容器放电时， 电荷和电子在电场力的作用下从电容器正极板和负极板流出，形成电流。

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。

Q（电荷量） d（板间距离）
S（正对面积）
Q（电荷量） S（正对面积）
d（板间距离）
Q（电荷量） εr（电解质）
(添加电解质)
d（板间距离）
S（正对面积）
实验探究：
结论：
a、保持介质、正对面积S不变，改变板间距离d 与板间距离成反比 C 1
d
b、保持介质、板间距离d不变，改变正对面积S 与正对面积成正比 C S
B. C变大
C. E不变
D. U变小
U不变
d
1
C
d
E
C
C
Q
U
Q
题组训练
命题视角 1
对电容器充、放电的分析
(多选)关于电容器的充、放电，下列说法中正确的是
( AD )
A．充、放电过程中，外电路有瞬时电流
B．充、放电过程中，外电路有恒定电流
C．充电过程中电源提供的电能全部转化为内能
D．放电过程中电容器中的电场能逐渐减少
Q：指每一个极板带电量绝对值
U：表示电容器两板之间的电势
差—电压。
－－－－－－－－
3、物理意义：反映电容器容纳电荷本领大小的物理量。
U
二、电容
4、电容的单位： 法拉，简称法，符号F
1F=1C/V
当一个电容器带1C电量时，两极间电压是1V，那么这个电容
器的电容就是1F
还有：微法（µＦ）、皮法（pＦ）
---------
Q
U
练习
1、下列说法正确的是（
D
）
A、电容器一极带电＋Q，另一极带电－Q，则此电容
器不带电
B、电容器两极板间电压越高，电容越小
C、电容器所带的电荷越多，电容就越大

平行板电容器的电容 C跟极板间的距离d成反比,跟正对面积S正比，跟相对介电常数εr成 正比.
作用：用来容纳电荷的装置。
【实验探究】决定平行板电容器电容大小的因素
电容的决定式： +++++++++++++
构造：任何两个彼此绝缘又相互靠近 的导体。 C．电阻R中有从a流向b的电流
第七页，共13页。
四、常用电容器
1.8 电容器的电容
第一页，共13页。
一、电容器
1.作用：用来容纳电荷的装置。
2.构造：任何两个彼此绝缘又相互靠近
的导体。可以构成电容器。
3.（1）充电：两级与电源相连使电容器带电
的过程
（2）放电：用导线与两级相连，使电容器
两极板上的电荷中和的过程
第二页，共13页。
+++++++++ --------
1、从构造上划分：
（1）固定电容器
（2）可变电容器
2、额定电压______击穿电压
第八页，共13页。
一、电容器
五、小结
1.作用
2.构造
3.充电
4.放电
容纳电荷
彼此绝缘又相互靠近 电荷量增加
电荷量减少
二、电容
物理意义
容纳电荷本领
定义式：
三、平行板电容器的电容决定式
第九页，共13页。
【例题】一个电容器所带电量为6×10 － 11 C，其两极 板间的电压为60 V，两极板间距离为1.6cm求： （1）它的电容是多大？ （2）若使它的电量减少一半，它的电容是多少？