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《人教版》高中物理选修3-1课件1.7《电容器与电容》ppt

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第一章 静电场
第七节 电容器与电容

情景探究一
摄影时如光线不足,你一定知道用闪光 灯,在如此短的时间内,仅靠电池直接 给闪光灯供电就能发出如此强的光吗? 请你探究分析其中的奥妙!
内 置 闪 光 灯 的 相 机

情景探究二
探究感应起电机的构造与工作原理
莱顿瓶
-----存储电荷的装置
也可称为“电容器”

一.电容器
1.电容器的构造:
任何两个彼此绝缘又相互靠*的导体都 可以构成电容器.
在两个相距很*的*行金属板中间夹上一 层绝缘物质(电介质),就组成一个最简单的 电容器,叫做*行板电容器
2.电容器的工作状态:
①作用:可以容纳电荷.

②充电:使电容器带电的过程,叫充电.电容器的 每一个极板所带电量的绝对值,叫做电容器的带 电量.充电后,两极板间有电场存在,电容器从电源 获得电能储存在电场中,因此充电的过程是电容 器储存电能的过程.
②充电:使电容器带电的过程,叫充 电.电容器的每一个极板所带电量的 绝对值,叫做电容器的带电量.充电后, 两极板间有电场存在,电容器从电源 获得电能储存在电场中,因此充电的

③放电:使电容器两极板上的电荷中和的过 程.是电场能转化为其他能的过程

3.电容器的带电量
电容器所带的电荷量,是指每个极 板所带的电荷量Q的绝对值
二.电容
充电后的电容器的两极板间有电势差,这个电势 差跟电容器所带的电荷量有关
实验表明:电容器所带的电荷量Q与电容器两极 板间的电势差成正比,比值Q/U 是一个常量。 不同的电容器,这个比值一 般是不同的。
这个比值表征了电容器储存电荷的特性

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, 用C来表示。
即 C=Q/U
2、电容器的电容在数值上等于两极板间的电势差 为1V时电容器需带的电荷量。
思考
1.电容器起了什么作用? 储存电荷
2.电容器可类比成什么呢? 电容器 类比为容器 (水杯)

思考与讨论
1.水杯存水的本领由什么来决定? 水容器的容积(本身机构决定)
2.如何表征大容器的储水本领大呢?
电容器与水容器

s 1cm

1cm

横截面大的需要的水多 水量 m∝h

C
电量 Q∝U

对一个确定的水容器而言,水容是不变的,与 m、h无关。
对一个确定的电容器而言,电容是不变的,C 与Q、U无关。
思考与讨论

那电容器储存电荷的本领 如何表征呢?

C?Q U

3、电容的物理意义:表征电容器容纳(储存) 电荷本领的物理量。
4、单位:在国际单位制中电容的单位是法拉 (F),常用单位还有微法(μF)和皮法(pF) 1F=106μF=1012pF
最简单的电容器是*行板电容器 猜想:*行板电容器的电容跟哪些因素有关?
两极板间的距离d
两极板间的正对面积S
是否插入电介质或电介质的种类。

实验探究

三.*行板电容器的电容
1、*行板电容器的电容C跟介电常数ε成 正比, 跟正对面积S正比,跟极板间的距离d成反比。
2、*行板电容器的电容公式:
C=εS/4πkd (式中k为静电力常量)

思考与讨论⑴ :*行板电容器充电后,继续保持 电容器的两极板与电源相连接。在这种情况下, 如果增大两极板间的距离d,那么,两极板间的 电势差U、电容器所带的电量Q、两极板间的场 强E各如何变化?
解析:*行板电容器充电后,继续保持电容器的两极板与 电源相连接,其电势差恒等于电源电压,并保持不变。
⑴ C=εS/4πkd ∝ εS/d
⑵ Q=CU= UεS/4πkd ∝ εS/d ⑶ E= U/d ∝ 1/d

保持两极板的U不变的实验探究

思考与讨论⑵ : *行板电容器充电后,切 断与电源的连接。在这种情况下,如果增 大d,则U、Q、E各如何变化?
解析:*行板电容器充电后,切断与电源的连接,电容 器不存在充、放电的可能性,两极板上的带电量Q始终 不变。
C=εS/4πkd∝εS/d
U=Q/C=Q/(εS/4πkd)∝d/εS
E=U/d=Q/Cd=Q/(εSd/4πkd)= πkQ/εS ∝ 1/εS

保持两极板的Q不变的实验探究

本题的思路是:当d(或变化ε、S)发生变化, 用 C=εS/4πkd判断C的变化,再用C=Q/U判断出 Q(或U)的变化,最后用 E=U/d=Q/Cd判断E的 变化。
比较⑴、⑵两类题型的解析过程,可以看到, 抓住Q(或U)不变这个条件是一个关键。
3、*行板电容器充电后的两类典型情况: ⑴电容器始终连接在电源上,两极间的电压U保
持不变。
⑵电容器充电后,切断与电源的连接,电容器的 带电荷量Q保持不变。

四.常用电容器
展示各种电容器实物 电容器是一储能元件。
纸质电容器

陶瓷电容器

电解电容器 钽电容器 可变电容器

请带着这样以下几个问题阅读课本第31页常用 电容器部分内容。
⑴常用电容器,从构造上看,可以分为哪两类?
常用电容器可分为固定电容器和可变电容器。
⑵常用的固定电容器有哪些?聚苯乙烯电容器和电解电容器
⑶电解电容器与其它常用电容器相比有什么显著
特征? 电解电容器的正、负极性是固定的。 ⑷电容器常见的损坏原因是什么?
加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度,超过这一限度电 介质将被击穿,电容器损坏,这个极限电压叫击穿电压。

聚苯乙烯电容器

固定电 容器

陶瓷电容器



电解电容器

+



-
纸质电容器



可变电 容器

定片 动片

【例1】两*行金属板,正对放置,充电后两极间的电势 差为2V,两极板带电量分别为+6×10-6C和-6×10-6C, 求:(1)电容C;
(2)若电势差升高1V,电容C’和所带电量Q’为多少?
【解析】电容器的电容C=Q/U,但电容是由电容器的 构造决定的,跟Q、U无关.
(1)根据电容的定义式
C=Q/U=(6×10-6/2)F=3×10-6F
(2)若电势差升高1V,电容器的电容仍不变,而此 时所带电量
Q′=CU′=3×10-6×3C=9×10-6C

例2 、如图所示,是描述对给定的电容器充 电时极板上带电量Q极板间电压U和电容 C之间的关系的图象,其中正确的是
答案:BCD

一、电容器

小结

1、定义 2、工作过程:充电与放电过程

二、电容

1、定义 2、单位 3、电容的物理意义

三、*行板电容器的电容

1、决定电容大小的几个因素

2、*行板电容器的电容公式:

3、*行板电容器充电后的两类典型情况:

四、常见电容器

作业
1.对电容的实际应用:静电计及电容传感 器的原理及利用电容进行测量的仪器进行 分析与归纳
2.完成问题与练*



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