电容器的电容 课件（知识架构+迁移拓展）高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

水可以用容器储存起来，电荷也可以用一个“容器”储存起来。图中的元件就是这样的“容器”问题1：它内部的构造是怎样的？问题2：它是怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？——电容器。

第十章静电场中的能量10.4电容器的电容与电阻一样，电容器是电路中最常见的元件之一。生活中常见的电容器：大小不一，形状各异电容器的里面是什么样呢？电介质极板它们的构造有什么共同点？绝缘纸导电纸导电纸想一想早在1746年，荷兰的物理学家就发明了一种可存储电荷的小器件，称为莱顿瓶。富兰克林就是利用莱顿瓶收集来自雷电的电荷，完成许多电学实验的。它的基本构造是一个内外壁分别贴有锡箔的玻璃瓶。右图是实验室拆开的纸质电容器。它是由两层导电纸和隔开它们的绝缘纸组成的。莱顿瓶（1746年荷兰）拆开的纸质电容器一、电容器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，叫做平行板电容器。任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都可以构成电容器。两个彼此绝缘又相距很近的导体如：平行板电容器（最简单的电容器）两块平行金属板-------------极板。中间的绝缘物质-------------电介质（例：空气）电容器的极板电容器的极板电介质2.构造：开关先后接1和2，会看到什么现象？想一想3.电容器的充电和放电一、电容器阅读P38de的实验观察实验，并记录表格.两极板间的电势差增大还是减小通过图中电流表的电流方向向左还是向右电流增大还是减小开关接1开关接2两极板间的电势差增大还是减小通过图中电流表的电流方向向左还是向右电流增大还是减小开关接1增大直到稳定充电过程两极板间的电势差增大还是减小通过图中电流表的电流方向向左还是向右电流增大还是减小开关接1增大直到稳定向右I——+-充电过程两极板间的电势差增大还是减小通过图中电流表的电流方向向左还是向右电流增大还是减小开关接1增大直到稳定向右减小直至为0充电过程I——+-两极板间的电势差增大还是减小通过图中电流表的电流方向向左还是向右电流增大还是减小开关接1增大直到稳定向右减小直至为0充电过程能量是如何转化的？I——+-两极板间的电势差增大还是减小通过图中电流表的电流方向向左还是向右电流增大还是减小开关接1增大直到稳定向右减小直至为0充电过程“装进”电荷建立电场储存电势能（来自电源）I——+-一、电容器（1）电容器的充电：

＋＋＋＋＋＋＋＋－

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－

－

＋Q－Q

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。

正极板负极板有短暂的电流两极间有电场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。E3.电容器的充、放电现象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。充电：将电容器两极板分别接在电池两端：（开关S接1）充电过程中：①电压表示数逐渐增大。②有短暂电流，方向由电源正极流出的电流方向，电流由大到小直到为0。③电容器所带电荷量增加、两极板间电势差增大、电容器中电场强度增强。充电结束：电容器所在电路中无电流、两极板间电势差与电源电压相等、两极板之间形成匀强电场、两极板带有等量异种电荷。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”表示能量转化：电源电能→

电容器电势能。开关接2时，又发生了什么变化？想一想两极板间的电势差增大还是减小通过图中电流表的电流方向向左还是向右电流增大还是减小开关接2减小直至为0向左减小直至为0I+-放电过程“倒出”电荷电场减弱电势能转化为其他形式的能（焦耳热）一、电容器（2）电容器的放电：

＋＋＋＋＋＋＋＋

－

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＋Q－Q

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。在放电过程中导线上有短暂的电流产生U=03.电容器的充、放电现象放电的过程中，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。放电：充了电的电容器的两极板用导线相连：（开关S接2）放电过程中：①电压表示数逐渐减，直到为0。②有短暂电流，方向为从电容器正极板流出的电流方向，电流由大到小直到为0。③电容器所带电荷量减少、两极板间电势差降低、电容器中电场强度减弱。放电结束：电容器所在电路中无电流、两极板不再带有电荷、两极板间电势差为零能量转化：电容器电势能→

其他形式能。电流传感器电压传感器用传感器观察电容的充、放电过程阅读P39拓展学习内容问题1：什么样的容器能够“装进”电荷呢？问题2：怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？问题3：电容器“装进”电荷的多少与什么有关？电容器与水容器的类比++++++++++++++---------------

容纳储存电荷容纳储存水水量V功能储存量电荷量Q电容器的电容C那电容器储存电荷的本领如何表征呢？同一水容器：

h=1cmV=1m3h=2cmV=2m3比值：水桶截面积h=1cmV=1m3h=1cmV=4m3S越大，容纳水的本领越强不同的水容器：

S与V、h无关储存本领的表征高度h能否表征储存本领？同一电容器：

是常量比值Q与U成正比

Q2QU=1VU=2V实验表明：不同的电容器：

++++----++++++++--------

U=1VU=1VQ2QC越大，容纳电荷的本领越强C与Q、U无关储存本领的表征电势差U能否表征储存本领？1、同一电容器：

两极板所带电荷量Q与两极板间的电压U成正比++++++++--------

Q2QU2U实验表明：2、不同的电容器：

++++----++++++++--------

U=1VU=1VQ2Q数值上等于单位电压下两极板所带的电荷量不同的电容器不同二、电容1.定义: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：C2.定义式：

Q----一个极板所带电荷量的绝对值U----电容器两极板间的电势差（电压）。3.单位：4.物理意义：描述电容器容纳电荷本领大小的物理量法拉简称：法（F）1F=106μF=1012pF（比值定义法）思考：电容C与Q、U是否成正反比关系？5．对电容定义式的理解电容C与Q、U无关，不成正反比，C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．(1)电容由电容器本身的构造决定思考：Q、U图像是怎样的？斜率又代表什么含义？定义式得Q=CU，C为常量，表明

Q与U成正比．(2)Q与U图像的斜率为电容器的电容C1、关于电容，下列说法中正确的是（）A．电容器的极板上带电量越大，这只电容器的电容就越大B．电容器的极板间电压越大，这只电容器的电容就越大C．如果电容器两极板上没有带电，它的电容为零D．对某一个电容器来说，两板间的电势差随所带电量的增加而增加电容器的电容与电量Q及电压U都无关，由电容器本身决定。与水桶截面积S类似。练一练D2、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

C，电容器的电容为

PF。若将此电容器两极接电压12V的电池组正负极，电容器的电容为

PF。＋＋＋＋＋＋＋＋－

－

－

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－

－

－

＋Q－Q9.0×10-8

1.5×104

1.5×104

电容与电压U无关练一练击穿！！！击穿电压和额定电压：（1）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，这个电压称为击穿电压。（2）电容器正常工作时两极板上的最大电压，称为额定电压。额定电压比击穿电压低外壳上标的电压是额定电压电容器使用时应注意的问题1、电容器的击穿电压：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、电容器的额定电压：电容器正常工作时的最大电压

额定电压低于击穿电压3、注意电解电容器的极性1、固定电容器：常用电容器（1）聚苯乙烯电容器：

以聚苯乙烯薄膜为电介质，用两层铝箔为极板。符号：1、固定电容器：常用电容器＋－（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。有正负极符号：电容较大陶瓷金属薄片纸陶瓷电容器纸制电容器2、可变电容器：常用电容器

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;空气为电介质。

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：超级电容器是20世纪70年代根据电化学原理研发的一种新型电容器，它的出现使电容器的容量得到了巨大的提升。超级电容器的充电时间短，储存电能多，放电功率大，使用寿命长。这些优点展现了它作为新型动力电源的广阔发展前景3.超级电容器常用电容器问题1：什么样的容器能够“装进”电荷呢？问题2：怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？问题3：电容器“装进”电荷的多少与什么有关？问题4：最简单的电容器（平行板电容器）电容与哪些因素有关？二、电容平行板电容器的电容问题：平行板电容器的电容跟哪些因素有关呢？平行板电容器组成结构静电计在实验中起什么作用？如何判断电容C的变化情况？阅读P41面拓展学习内容二、电容平行板电容器的电容问题：平行板电容器的电容跟哪些因素有关呢？猜想与假设：平行板电容器的电容C可能跟极板正对面积、距离和电介质等于因素有关。

实验电路：静电计在实验中起什么作用？测量电势差大小；静电计指针偏角越大，电势差越大。如何判断电容C的变化情况？静电计指针显示电势差大小，根据

,判断C变化情况。二、电容两板间距离两板正对面积介电常数真空εr=1静电力常量决定电容大小的因素：平行板电容器的电容二、电容公式内容公式特点意义联系定义式(不成比例）决定式（成比例）反映容纳电荷的本领反映了影响电容大小的因素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εr、S、d等因素)来决定（1）定电压问题：若两极板充电后保持跟电源相连——U保持不变平行板电容器的两类问题当电容器的d、S、εr变化时，将引起电容器的C、Q、E的变化，即：（2）定电荷量问题：若两极板充电后与电源断开——Q保持不变平行板电容器的两类问题当电容器的d、S、εr变化时，将引起电容器的C、U、E的变化，即：问题1：什么样的容器能够“装进”电荷呢？问题2：怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？问题3：电容器“装进”电荷的多少与什么有关？问题4：最简单的电容器（平行板电容器）电容与哪些因素有关？问题5：常用的电容器有哪些？使用中需要注意什么？三、常用电容器1.固定电容器：（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。符号：（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。符号：+-三、常用电容器2.可变电容器：

两极由两组铝片组成，固定的一组铝片叫作定片；可以转动的一组铝片叫作动片;空气为电介质。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：超级电容器是20世纪70年代根据电化学原理研发的一种新型电容器，它的出现使电容器的容量得到了巨大的提升。超级电容器的充电时间短，储存电能多，放电功率大，使用寿命长。这些优点展现了它作为新型动力电源的广阔发展前景3.超级电容器三、常用电容器电容器的击穿电压与工作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