1、第十章 第4節(jié)電容器的電容【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1觀察常見電容器的構(gòu)造，建構(gòu)電容器模型。通過實(shí)驗(yàn)，觀察電容器在充、放電過程中電流與電壓的變化，分析電荷量變化及能量轉(zhuǎn)化情況。2經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究電容器兩極板間電勢(shì)差與所帶電荷量關(guān)系和用物理量之比定義電容的過程理解電容概念。知道電容的單位。3了解電容器的類型、特性及作用。4了解影響平行板電容器電容大小的因素。【課前預(yù)習(xí)】一、電容器1電容器：由兩個(gè)相互靠近又彼此絕緣的導(dǎo)體組成。2平行板電容器：由兩個(gè)相互靠近又彼此絕緣的平行金屬板組成。3電容器的充、放電現(xiàn)象(1)充電：把開關(guān)S接1，電容器兩極所帶電荷量逐漸增大，電流表示數(shù)減小，電壓表示數(shù)增大，(兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度增加)

2、，當(dāng)電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)不變時(shí)，電容器充電結(jié)束，此時(shí)兩極板間電壓與充電電壓相等，兩極板帶等量異種電荷。(2)放電：把開關(guān)S接2，電容器對(duì)電阻R放電，電流表示數(shù)減小，電壓表示數(shù)減小，(兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度減弱)，當(dāng)電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)為0時(shí)，放電結(jié)束，兩極板正負(fù)電荷中和。(3)電容器充、放電過程中能量的變化充電過程：電源的能量不斷儲(chǔ)存在電容器中。放電過程：電容器把儲(chǔ)存的能量通過電流做功轉(zhuǎn)化為電路中其他形式的能量。二、電容1定義：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板之間的電勢(shì)差U之比。2定義式：Ceq f(Q,U) (Q是指一個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值)3物理意義：表征電容器儲(chǔ)存電荷本領(lǐng)的特性

3、。4單位：在國際單位制中，電容的單位是法(拉)，符號(hào)F，另外還有微法(F)和皮法(pF)，1 F106 F，1 pF1012 F。5電容器的額定電壓和擊穿電壓(1)擊穿電壓：加在電容器兩極板上的電壓不能超過某一限度，超過這個(gè)限度，電介質(zhì)將被擊穿，電容器損壞，這個(gè)極限電壓稱為擊穿電壓。(2)額定電壓：電容器能夠長(zhǎng)期正常工作時(shí)的電壓。電容器外殼上標(biāo)的電壓即額定電壓，這個(gè)值比擊穿電壓低。6平行板電容器的電容(1)電容的決定因素：電容C與兩極板間的相對(duì)介電常數(shù)r成正比，跟極板的正對(duì)面積S成正比，跟極板間的距離d成反比。(2)電容的決定式：Ceq f(rS,4kd)，r為電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)(r1)。當(dāng)

4、兩極板間是真空時(shí)，Ceq f(S,4kd)，式中k為靜電力常量。三、常用電容器1固定電容器(1)定義：電容固定不變的電容器(2)分類：聚苯乙烯電容器(圖甲)和電解電容器(圖乙)。2可變電容器：由兩組鋁片組成，固定的一組鋁片叫作定片，可以轉(zhuǎn)動(dòng)的一組鋁片叫作動(dòng)片。轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)片，使兩組鋁片的正對(duì)面積發(fā)生變化，電容就隨著改變。判一判(1)任意兩個(gè)彼此絕緣且又相互靠近的導(dǎo)體都可組成電容器。()(2)使電容器帶電的過程叫作充電。()(3)平行板電容器充電后，兩極板間的電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)。()(4)其他條件不變，只增大電容器極板的正對(duì)面積，則電容增大。()(5)電容器極板間的距離越大電容越大。()(6)電容的單位法

5、拉是一個(gè)很小的單位。()【學(xué)習(xí)過程】任務(wù)一：對(duì)電容器充放電的理解例1如圖所示實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于平行板電容器的充、放電，下列說法正確的是()A開關(guān)接1時(shí)，平行板電容器充電，且上極板帶正電B開關(guān)接1時(shí)，平行板電容器充電，且上極板帶負(fù)電C開關(guān)接2時(shí)，平行板電容器充電，且上極板帶正電D開關(guān)接2時(shí)，平行板電容器充電，且上極板帶負(fù)電變式訓(xùn)練1-1下列關(guān)于電容器的敘述正確的是()A電容器是儲(chǔ)存電荷的容器，只有帶電的容器才是電容器B任何兩個(gè)彼此絕緣且相距很近的物體都組成了電容器C電容器所帶的電荷量是指每個(gè)極板所帶電荷量的代數(shù)和D電容器充電過程是將其他形式的能轉(zhuǎn)變成電容器的電能并儲(chǔ)存起來，電容器放電過程是將電容器儲(chǔ)存

6、的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能任務(wù)二：對(duì)電容的理解例2 (多選)有一個(gè)空氣平行板電容器，極板間相距d，正對(duì)面積為S，充以電荷量Q后，兩極板間電壓為U，為使電容器的電容加倍，可采用的辦法是()A將電壓變?yōu)閑q f(U,2)B將帶電荷量變?yōu)?QC將極板間的距離變?yōu)閑q f(d,2)D兩板間充滿介電常數(shù)為2的電介質(zhì)反思總結(jié)1公式Ceq f(Q,U)是所有電容器電容的定義式，對(duì)某個(gè)確定的電容器來說，它容納電荷的本領(lǐng)(電容)是確定的，此時(shí)QCU，可畫出QU圖像，一條過原點(diǎn)的傾斜直線，電容C是直線的斜率(不變)。由數(shù)學(xué)知識(shí)可知，電容器電容也可以表示為Ceq f(Q,U)2公式Ceq f(rS,4kd)是平行板電

7、容器電容的決定式，如果改變r(jià)、S、d等數(shù)值，也就是改變了電容器本身機(jī)構(gòu)，電容也會(huì)隨之改變。變式訓(xùn)練2-1有一充電的平行板電容器，兩板間電勢(shì)差為3 V，現(xiàn)使它的電荷量減少3104 C，于是電容器兩板間的電勢(shì)差降為原來的eq f(1,3)，則此電容器的電容是多大？電容器原來帶的電荷量是多少？若將電容器極板上的電荷量全部放掉，電容器的電容是多大？解析電容器兩極板間電勢(shì)差的變化量為Ueq blc(rc)(avs4alco1(1f(1,3)Ueq f(2,3)3 V2 V由Ceq f(Q,U)，得Ceq f(3104,2) F1.5104 F150 F設(shè)電容器原來帶的電荷量為Q，則QCU1.51043

8、C4.5104 C電容器的電容是由其本身決定的，與是否帶電無關(guān)，所以電容器極板上的電荷量全部放掉后，電容仍然是150 F。答案150 F4.5104 C150 F變式訓(xùn)練2-2如圖所示為某一電容器中所帶電量和兩端電壓之間的關(guān)系圖線，若將該電容器兩端的電壓從40 V降低到36 V，下列說法對(duì)電容器來說正確的是 ()A是充電過程B是放電過程C該電容器的電容為5.0102 FD該電容器的電量變化量為0.20 C變式訓(xùn)練2-3電容器是一種常用的電子元件，下列對(duì)電容器認(rèn)識(shí)正確的是()A電容器的電容表示其儲(chǔ)存電荷的能力B電容器的電容與它所帶的電荷量成正比C電容器的電容與它兩極板間的電壓成正比D電容的常用單位有F和pF，1 F103 pF變式訓(xùn)練2-4電容器的電容大小取決于()A電容器的電荷量B電容器兩極板間的電壓C電容器本身構(gòu)造D電容器金屬板的材料性質(zhì)變式訓(xùn)練2-5 (多選)傳感器是把非電學(xué)量(如速度、溫度、壓力等)的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的變化的一種元件，在自動(dòng)控制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。如圖所示是測(cè)定液面高度h的電容式