电容器的电容 高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

新人教版必修三第十章

静电场中的能量第4节（第一课时）电容器的电容

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”——电容器。那么，它内部的构造是怎样的？它是怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？那么,什么是电容器?它的内部构造是怎样的?它是怎样”装进”和”倒出”电荷的哪?新课引入学习任务一：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，叫作平行板电容器。3.作用：储存电荷思考：相邻的两个同学是否能构成电容器？2.电路图符号：任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都能构成电容器。那么，如何往电容器内“装”电荷呢？学习任务一：电容器1.实验演示：观察电容器的充放电现象连接电路图：把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成实验电路。把电键接1观察充电时电流方向及电压变化情况。把电键接2观察放电时电流方向及电压变化情况。二、光的折射4.电容器充电：使电容器的两个极板分别带上等量的异种电荷，这个过程叫充电。U++++++-Q+Q-------Q↑、U↑、E↑稳定后不变G（1）两极板带等量异种电荷；

（2）两极板间有与电源相等的电压；（3）两极板间有匀强电场；

（4）两极板间储存有电场能。电能电场能充电完成后：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学习任务一：电容器二、光的折射学习任务三：常见电容器5.电容器放电：已经充电的电容器两极板上的电荷的中和过程，叫放电。++++++Q+QUG↓Q↓、U↓、E↓稳定后均为零其他电场能（1）两极板带电量为0；

（2）两极板间电压U=0；（3）两极板间场强E=0；

（4）两极板间无电场能。放电完成后：二、光的折射拓展学习：用传感器观察电容器的放电过程实验设计微元法:

Q=I

t

I-t图像“面积”表示电荷量数小方格个数可以估算放电电量的大小，约38个小格，电量约为一位同学得到的图像如图所示，电源电压为（1）在图中一个树立的狭长矩形它的面积物理意义是什么？（2）怎样根据图像估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量，？如果测绘充电时的图像，因该怎样连接电路，怎样进行测量？得到的图像可能是什么形状？拓展学习：用传感器观察电容器的放电过程电路图如图得到的I-t图像如图二、光的折射学习任务二：电容1.实验演示：电容器两极板间的电势差跟所带电荷量的关系结论：对于同一电容器，电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U成正比，即比值Q/U是一个常量；对于不同的电容器，这个比值一般不同。这个比值就表征了电容器储存电荷的特性电容器带电与水桶盛水类比h=1cmV=1dm3h=2cmV=2dm3V与h成正比，V/h是定值水桶截面积学习任务二：电容（1）、定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫做电容器的电容。

（2）、定义式：2.电容器的电容（3）物理意义：电容C是表示电容器容纳电荷本领的物理量（4）单位：在国际单位制中单位是法拉（F）1F=1C/V

常用单位：微法（μF);皮法（pF)1μF=10-6F1рF=10-12F（如果一个电容器带1C电量时，两极间电压是1V，这个电容器的电容就是1F）

学习任务二：电容（5）电容C是比值法定义的，，由电容器本身的性质决定，与Q、U无关，不能说C与Q成正比、与U成反比。（6）对于一个确定的电容器电容C是不变的，所以

或，则学习任务二：电容3.电容器的击穿电压和额定电压：

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，电容器损坏。这个极限电压称为击穿电压。

电容器外壳上标的电压是工作电压，或称额定电压，额定电压比击穿电压低。拓展学习：平行板电容器的电容1.实验演示：影响平行板电容器的因素拓展学习：平行板电容器的电容2.实验结论Q、S保持不变时，d越大，C越小Q、d保持不变时：S越大，C越大Q、d、S保持不变时，插入介质，C越大两板间距离两板正对面积介电常数真空εr=1静电力常量学习任务三：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。（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“+”、“-”极之分，不能接反，不能接交流电。＋符号：学习任务三：常用电容器2.可变电容器：两极由两组铝片组成，固定的一组铝片叫做定片；可以转动的一组铝片叫做动片。转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容相应变化。可变电容器按其使用的介质材料可分为空气介质可变电容器和固体介质可变电容器。学习任务三：常用电容器3.超级电容器：

超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。当堂达标检测1.用图的电路给电容器充、放电。开关S接通1，稳定后改接2，稳定后又改接1，如此往复。下表记录了充、放电过程中某两个时刻通过电流表的电流方向，试根据该信息，在表格内各空格处填上合理的答案。表充、放电过程中某两个时刻的电路情况当堂达标检测【解析】由于时刻电流方向向左，说明电容器在这个时候电容器是在放电，所以开关S当前应该正在接通2，而在放电过程中，电容器两极板的电荷量逐渐减少，电压也逐渐减少，电流也逐渐减少。放电过程中电容器存储的电能转化为其他形式的能。由于时刻电流方向向右，说明电容器在这个时候电容器是在充电，所以开关S当前应该正在接通1，而在充电过程中，电容器两极板的电荷量逐渐增大，逐渐达到饱和状态，电压也逐渐增大，但是电流还是逐渐减少的。充电过程中电源的能量存储在电容器中。

【答案】减小，2，减小，电容器存储的电能转化为其他形式的能，放电；减小，1，增大，电源的能量存储在电容器中，充电当堂达标检测2.有人用图描述某电容器充电时，其电荷量、电压、电容之间的相互关系，请判断它们的正误，并说明理由。【详解】A图像是错误的。电量增大时，电容是不变的。即带电量不影响电容。B图像是正确的。电压增大时，电容不变。即电压不影响电容。C图像是正确的。根据电容公式得，电量与电压成正比。D图像是正确的。电量增大时，电容是不变的。即带电量不影响电容。当堂达标检测3.有一充电的电容器，两板间的电压为3V，所带电荷量为4.5×10－4C，此电容器的电容是多少？将电容器的电压降为2V，电容器的电容是多少？所带电荷量是多少？【详解】根据电容的定义式可得电容为电容器电压降为时，电容不变，仍为。此时电容所带电荷量为

2V当堂达标检测4.心室纤颤是一种可能危及生命的疾病。一种叫作心脏除颤器的设备，通过一个充电的电容器