人教版高中物理必修三 （电容器的电容）教学课件(第2课时)

电容器的电容第2课时第十章静电场中的能量

技能储备精析典题随堂演练内容索引NEIRONGSUOYIN技能储备1.实验原理(1)电容器的充电过程如图1所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在静电力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因

电子而带

电，负极板因

电子而带

电.正、负极板带

的正、负电荷.电荷在移动的过程中形成电流.在充电开始时电流比较

(填“大”或“小”)，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐

(填“增大”或“减小”)，当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止移动，电流I＝0.图1失去正获得负等量大减小(2)电容器的放电过程如图2所示，当开关S接2时，相当于将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生

.在电子移动过程中，形成电流，放电开始电流较

(填“大”或“小”)，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐

(填“增大”或“减小”)，两极板间的电压也逐渐减小到零.图2中和大减小2.实验器材：6V的直流电源、单刀双掷开关、平行板电容器、电流表、电压表、小灯泡、导线若干.3.实验步骤(1)按图3连接好电路.(2)把单刀双掷开关S接在上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中.(3)将单刀双掷开关S接在下面，使触点3和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中.(4)记录好实验结果，关闭电源.图34.实验记录和分析实验项目实验现象电容器充电灯泡灯泡的亮度由

到

最后

(选填“明”“暗”或“熄灭”)电流表1电流表1的读数由

到

最后为

(选填“大”“小”或“零”)电压表电压表的读数由

(选填“大”或“小”)到

(选填“大”或“小”)最后为____明暗熄灭大小零小大6V电容器放电灯泡灯泡的亮度由

到

最后

(选填“明”“暗”或“熄灭”)电流表2电流表2的读数由

到

最后为

(选填“大”“小”或“零”)电压表电压表的读数由

(选填“大”或“小”)到___(选填“大”或“小”)最后为___明熄灭大小零大小零暗5.注意事项(1)电流表要选用小量程的灵敏电流计.(2)要选择大容量的电容器.(3)实验要在干燥的环境中进行.(4)在做放电实验时，在电路中串联一个电阻，以免烧坏电流表.例1

在如图4所示实验中，关于平行板电容器的充、放电，下列说法正确的是

A.开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带正电B.开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带负电C.开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带正电D.开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带负电一、电容器充、放电现象的定性分析精析典题图4√解析开关接1时，平行板电容器充电，上极板与电源正极相连而带正电，A对，B错；开关接2时，平行板电容器放电，放电结束后上、下极板均不带电，C、D错.二、电容器充、放电现象的定量计算例２电流传感器可以像电流表一样测量电流，不同的是反应比较灵敏，且可以和计算机相连，能画出电流与时间的变化图像.图5甲是用电流传感器观察电容器充、放电过程的实验电路图，图中电源电压为6V.先使开关S与1接通，待充电完成后，再把开关S与2接通，电容器通过电阻放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的I－t图像如图乙所示.3.04×10－3507已知图线与时间轴围成的面积表示电荷量，根据图像估算出电容器全部放电过程中释放的电荷量为

C，该电容器电容为

μF.(均保留三位有效数字)图5解析根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电荷量为8×10－5C，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此I－t图线与时间轴围成的图形所包含的格子个数为38，所以电容器全部放电过程中释放的电荷量为q＝8×10－5C×38＝3.04×10－3C.根据电容器的电容C＝

可知，1.(多选)关于电容器的充、放电，下列说法中正确的是

A.充、放电过程中外电路有瞬间电流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123随堂演练4√√1324解析电容器充、放电过程中会有电荷发生定向移动，外电路产生变化的瞬间电流，电容器充、放电结束，电流消失，A对，B错；充电过程中电源提供的电能部分转化为电容器的电场能，C错；放电过程中电容器中的电场能转化为其他形式的能，D对.2.据报道，科学家发明了一种新型超级电容器，能让手机几分钟内充满电.某同学假日登山途中，用该种电容器给手机电池充电，下列说法正确的是

A.该电容器给手机电池充电时，电容器的电容变大B.该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电能变少C.该电容器给手机电池充电时，电容器所带的电荷量可能不变D.充电结束后，电容器不带电，电容器的电容为零1234√1234解析电容是描述电容器容纳电荷的本领大小的物理量，与电容器的电压及电荷量无关，故A、D错误；当该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电荷量减小，则电能变少，故B正确，C错误.3.(多选)如图6所示是电容器充、放电电路.配合电流传感器，可以捕捉瞬间的电流变化，并通过计算机画出电流随时间变化的图像.实验中选用直流8V电源，电容器选用电解电容器.先使单刀双掷开关S与1端相连，电源向电容器充电，这个过程可瞬间完成.然后把单刀双掷开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流传入计算机，图像上显示出放电电流随时间变化的I－t曲线.以下说法正确的是

1234图6√√√A.电解电容器用氧化膜做电介质，由于氧化膜很薄，所以电容较小B.随着放电过程的进行，该电容器两极板间电压逐渐减小C.由传感器所记录的该放电电流图像可以估算出该过程中电容器的放电电荷量D.通过本实验可以估算出该电容器的电容值解析电解电容器用氧化膜做电介质，因氧化膜很薄，板间距离很小，所以电容很大，A错；1234由U＝

可知，因电容器电容不变，放电过程中电容器所带电荷量逐渐减小，所以电容器两极板间电压逐渐减小，B对；由I＝

，再结合放电电流随时间变化的I－t曲线可知C对；根据I－t曲线可求出放电过程中电容器的放电电荷量，再由电容器放电瞬间电压与电源电压相等，根据U＝

即可求出电容器的电容值，D对.4.电路中电流大小可以用电流传感器测量，用电流传感器和计算机可以方便地测出电路中电流随时间变化的曲线.某兴趣小组要测定一个电容器的电容，选用器材如下：待测电容器(额定电压为16V)；电流传感器和计算机；直流稳压电源；定值电阻R0＝100Ω、单刀双掷开关；导线若干.实验过程如下：①按照图7甲正确连接电路；②将开关S与1端连接，电源向电容器充电；③将开关S掷向2端，测得电流随时间变化的I－t图线如图乙中的实线a所示；④利用计算机软件测出I－t曲线和两坐标轴所围的面积.请回答下列问题：1234图7(1)已知测出的I－t曲线和两坐标轴所围的面积为42.3mA·s，则电容器的电容C＝

F；12344.7×10－3解析由I－t图像得到开始时电流为I＝90mA＝0.09A故最大电压为U＝IR0＝0.09A×100Ω＝9V(2)若将定值电阻换为R1＝180Ω，重复上述实验步骤，则电流随时间变化的I－t图线应该是图丙中的曲线

(选填“b”或“c”).1234c解析换用阻值为180Ω的定值电阻，根据Im＝

，则第2次实验的最大电流小些，故选c.本课结束电容器的电容

新知讲解一、电容器新知讲解一、电容器定义：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体组成一个电容器。电介质电容器的极板电容器的极板新知讲解

1.固定电容器：电容固定不变。二、常用电容器电解电容器（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）（正负极不能接反，不能接交流电）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）聚苯乙烯电容器及其符号电解电容器及其符号新知讲解

2.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；空气为电介质。通过改变两极间的正对面积或距离来改变电容。二、常用电容器可变电容器及其符号新知讲解

1.电容器的击穿电压三、电容器使用时应注意的问题

2.电容器的额定电压

3.电解电容器的极性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。电解电容器在使用时注意正负极，长引脚为正极。电容器正常工作时两极板上的最大电压。电容器外壳上标的就是额定电压，它比击穿电压要低。典例探究例1：某电容器上标有“1.5μF9V”的字样，则（）A.该电容器所带电荷量不能超过1.5CB.该电容器所加电压不能超过9VC.该电容器击穿电压为9VD.当给该电容器加4.5V的电压时，它的电容值变为0.75μFB新知讲解四、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。＋＋＋＋＋＋＋＋－

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＋Q－Q正极板负极板有短暂的电流两极间有电压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E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。＋＋＋＋＋＋＋＋－

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＋Q－Q在放电过程中导线上有短暂的电流产生U=0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。＋＋＋＋＋＋＋＋－

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＋Q－Q两极间有电压E

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=1cmh=2cmV=1Sdm3V=2Sdm3

新知讲解五、电容电容器带电与水桶盛水类比：h=1cmV=1Sdm3V=4Sdm3

h=1cm新知讲解五、电容容纳储存水容纳储存电荷电荷量Q水量V电势差U水位差h横截面S电容C+++++++++---------

电容器水容器

新知讲解五、电容

1.定义：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。

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＋Q－Q

新知讲解五、电容

2.电容的单位：法拉，简称法，符号F。还有：微法（µF）、皮法（pF）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

新知讲解六、平行板电容器的电容

两极板间距离两极板正对面积静电力常量

新知讲解六、平行板电容器的电容几种常用电介质的相对介电常数电介质空气煤油石蜡陶瓷玻璃云母水1.000522.0~2.164~116~881空气的相对介电常数与1十分接近，研究中，空气对电容的影响一般可以忽略。典例探究例2.如图所示，是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路，在增大电容器两极板间距离的过程中(

)A.电阻R中没有电流B.电容器的电容变小C.电阻R中有从a流向b的电流D.电阻R中有从b流向a的电流BC