（人教版）选修3-1物理 1.8《电容器的电容》ppt课件

（人教版）选修3-1物理 1.8《电容器的电容》ppt课件内容摘要：

1、第 8节 电容器的电容 1 了解电容的概念及常见电容器 ， 掌握电容的定义式 2 知道影响平行板电容器电容大小的因素 3 会应用平行板电容器的电容公式进行定性分析 要点一 电容器 1 电容器的功能和构造 (1)功能：储存电荷和电能的元件 (2)构造：两个彼此绝缘又互相靠近的导体组成一个电容器 (3)平行板电容器：两块彼此隔开平行放置的金属板构成的最简单的电容器 两块金属板称为电容器的两极 (4)电容器的电荷量：电容器工作时 ， 它的两块金属板的相对表面总是分别带上等量异种电荷 Q， 任意一块极板所带电荷量的绝对值 叫做电容器的电荷量 2 电容器的充电和放电 (1)充电：电源使电容器的两极板带上 2、等量异种电荷的过程 如图甲 (2)放电：用导线将充好电的电容器的两极板相连 ，使两极板的异种电荷中和的过程 ， 如图乙 (3)电容器充放电时的能量转化：充电后 ， 电容器储存了电能 放电时 ， 储存的电能释放出来 ， 转化为其他形式的能 将电容器的两极板分别与电源的正 、 负极相连 ， 两个极板就分别带上了等量的异种电荷 同学们往往会有两种错误认识：有些同学认为电容器的带电量是两个极板所带电量的代数和 ， 有些同学认为是两个极板所带电量的绝对值的代数和 辨析： 所谓电容器所带的电量是指每一个极板所带电荷量的绝对值 ， 不能理解为电容器所带电荷的总量 要点二 电容 1 定义 ：电容器所带的电荷量 3、 Q 与电容器两极板间电势差 U 的比值，叫做电容器的电容 2 定义式： C 3 物理意义： 电容是描述电容器储存电荷能力的物理量 4 单位： 法拉，简称法，符号 F ，还有微法 (F) 和皮法 (，关系 1 F 106F 1012 5 对电容定义式 C (1) 电容由电容器 本身的构造决定 电容器的电容是反映电容器容纳电荷本领大小的物理量，用比值 C 它却与 Q 、 U 无关，是由电容器自身的构造决定的，即使电容器不带电，其电容仍然存在，并且是一个确定的量 (2) 定义式 C 容器所带的电荷量由电容器的电容和电容器两极板间的电势差 U 决定， Q 与 U 成正比与C 成正比但不能说电容 C 4、与 Q 成正比，与 U 成反比 6 通过 Q U 图象来理解 C U 图象是一条过原点的直线，其斜率等于电容器的电容其中 Q 为一个极板上所带电荷量的绝对值， U 为两极板间的电势差，可以看出，电容器电容也可以表示为 C ，即电容器的电容的大小在数值上等于两极板间的电压增加 ( 或减小 )1 V 所需增加 ( 或减小 ) 的电荷量 电容器和电容的比较 电容器是盛放电荷的一种容器 ， 电容是描述这种容器盛放电荷本领大小的一个物理量 ， 如果把电容器比作水缸 ， 则电容就是这个水缸的横截面积 水缸的横截面积越大 ， 水缸容纳水的本领就越大 要点三 平行板电容器 1 平行板电容器 (1) 基本结构： 5、由两块彼此绝缘、互相靠近的平行金属板组成，是最简单的，也是最基本的电容器 (2) 板间电场：板间 ( 除边缘外 ) 形成匀强电场，电场强度大小为 E U / d ，方向垂直极板平面 2 平行板电容器的电容大小的决定因素探究 (1) 方法：采取控制变量法，在电容器带电荷量 Q 不变的情况下，只改变电容器的极板正对面积 S ，板间距离 d ，板间电介质 (2) 静电计电势差的意义：由于静电计的金属 球与其中一个极板相连，两者电势相等，静电计的金属外壳与另一个极板相连 ( 或同时接地 ) ，两者电势相等所以静电计的电势差实质上也反映了电容器两极板间的电势差的大小 3 平行板电容器的电容 ( 实验结论 6、 ) 平行板电容器的电容 C 与极板的正对面积 S 及板间的电介质的相对介电常数 r 成正比，与极板间距离 d 成反比，则 C r (1) 上述实验只能证明电容 C 与 r、 S 和 d 有关，公式 C中的 k 为静电力常量 (2) 公式中， 电介质的性质有关，称为电介质的相对介电常数真空的相对介电常数为 1 ，空气的相对介电常数与 1 十分接近 (3) 公式 C 式表明电容器 C 完全由电容器本身决定，与电容器所带电荷量 无关 4 C C r 比较 公式 内容 C 定义式 决定式 意义 对某电容器 Q U ，但C 不变，反映容纳电荷的本领 平行板电容器， C r，C S ， C 1d，反映了 7、影响电容大小的因素 联系 电容器容纳电荷的本领由 Q / U 来量度，由本身的结构 ( 如平行板电容器的 r、 S 、 d 等因素 )来决定 5 平行板电容器的两类问题的分析方法 (1) 平行板电容器连接在电源两端，电容器的 d 、 S 、 引起 C 、 Q 、 U 、 E 变化 条件：如图所示， S 闭合，电容器与电源保持连接，两极板间的电势差 U 保持不变 方法：由决定式 C r 随 S 、 r 、 d 的变化 由 Q U r 随 r 、 S 、 d 的变化 由 E 随 d 的变化情况 (2) 如图所示，平行板电容器充电后，切断与电源的连接，电容器的 d 、 S 、 r 发生变化时，将引起 8、电容的 C 、 Q 、U 、 E 怎样变化 条件：电容器充电后与电源断开，极板上所带电荷量保持不变 方法：由 C 断出 C 随 S 、 r、 d 的变化 由 U 随 d 、 r、 S 的变化 由 E 随 S 、 讨论与电容器相关的各物理量的变化依据主要有三个： (1) 平行板电容器的电容的决定式 C r (2) 平行板电容器内部是匀强电场 E (3) 电容器所带电量 Q 要点四 常见的电容器 1 电容器的种类 (1)按电容是否可变 固定电容器：固定电容器的电容是固定不变的 ，如聚苯乙烯电容器和电解电容器 可变电容器：是一种可以改变电容大小的电容器 ， 通常由两组铝片组成 ， 其中一组固定不动的 9、叫定片 ，另一组可以转动的叫动片 ， 转动动片时 ， 两组铝片的正对面积发生变化 ， 电容就随着改变 可变电容器的绝缘物质通常为空气或塑料介质 (2)按照电介质不同 有纸介电容器 、 陶瓷电容器和电解电容器等 2 电容器的符号 (1) 固定电容器：符号为 “ ” (2) 可变电容器：符号为 “ ” (3) 电解电容器：符号为 “ ” 3 击穿电压和额定电压 (1) 击穿电压：加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，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 (2) 额定电压：电容器长期工作时所能承受的电压电容器外壳上标的就是额定电压，它比击穿电压要低 (1)电容器两 10、板间所加的电压不能超过额定电压 (2)电容器的额定电压略小于击穿电压 题 型 1 关于电容器电容的理解和辨析 有一充电的平行板电容器，两板间电压为 3 V ，现使它的电荷量减少 3 10 4C ，于是电容器两板间的电压降为原来的13，此电容器的电容是多大。 电容器原来的带电荷量是多少。 若电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容是多大。 【解析】 电容器两极板间电势差的变化量为 U 1 13U 23 3 V 2 V ， 由 C ，得 C 3 10 42F 10 4F 150 F . 设电容器原来的电荷量为 Q ，则 Q 1. 5 10 4 3 C 10 4C 电容器的电容是由本身决定的，与是否带 11、电无关，所以电容器放掉全部电荷后，电容仍然是 150 F . 【 答案 】 150 F 10 4 C 150 F 【 方法总结 】 (1) 电容器的定义式 C 为电容器的带电荷量，是其中一个极板上带电荷量的绝对值，不是两个极板上的电荷量总和或绝对值总和 (2) 定义式的推广即 C ， 在电压 U 变化问题中求电容更快捷 变式训练 1间距为 d 的平行板电容器所带电荷量为 Q 时，两极板间电势差为 间场强为 现将电容器所带电荷量变为 2 Q ，板间距变为12d ，其他条件不变，这时两极板间电势差 间场强为 列说法正确的是 ( ) A 2 4 2 2 2 根据平行板电容器的电容的决定式 C r 板 12、间间 距变为12d ，电容变为 2 C ，此时两板间电势差U 2 2 U 1 ，板间场强 E 2 U 212d2 U 1d 2 E 1 ，故 C 选项正确 答案： C 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 ( ) 题 型 2 关于平行板电容器的两类典型问题的求解方法 A 保持 减小两极板间的距离 ， 则两极板间电场的电场强度减小 B 保持 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 【 解析 】 【 答案 】 【 方法总结 】 关于平行板电容器问题分析的 “ 二三一 ” ： (1) 区分两种情况，是 U 不变还是 Q 不变； (2) 活用三个公式，电容的决定式 C 义式 C (3) 记住一个结论，当 Q 不变而仅改变 d 时， E 不变 (2014咸阳一模 )如图所示 ， 由两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器的极板 极板 用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差 给电容器充电 ， 静电计指针张开一定角度 在整个实验过程中 ， 保持电容器所带电量 下面哪些操作将使静电计指针张角变小 ( ) 变式训练。