第十章

靜電場中的能量10.4電容器的電容

授課人：張銀平哈密市第二中學(xué)課標(biāo)要求1.觀察常用電容器，知道電容器的構(gòu)造原理，了解電容器的應(yīng)用。2.觀察電容器的充、放電現(xiàn)象。3.理解電容器的電容概念，能運(yùn)用其定義式進(jìn)行簡單計(jì)算。4.了解影響平行板電容器電容大小的因素，能運(yùn)用公式分析判斷相關(guān)問題。素養(yǎng)目標(biāo)1.通過觀察常用電容器及其充、放電現(xiàn)象，了解電容器的電容，體會利用比值定義物理量的科學(xué)方法。（物理觀念）2.通過認(rèn)識常用電容器和查閱相關(guān)資料，體會電容器在實(shí)際生活中的廣泛應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生探究新事物的興趣。（科學(xué)態(tài)度與責(zé)任）3.通過探究影響平行板電容器電容的因素，體會應(yīng)用控制變量法研究物理問題的科學(xué)方法。（科學(xué)探究）水可以用容器儲存起來，電荷也可以用一個“容器”儲存起來。圖中的元件就是這樣的“容器”——電容器。那么，它內(nèi)部的構(gòu)造是怎樣的？它是怎樣“裝進(jìn)”和“倒出”電荷的呢？問題？

一、電容器：1.電容器：由任何兩個彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體組成。這兩個導(dǎo)體稱為電容器的兩極。2.電容器的作用：容納電荷金屬極板絕緣物質(zhì)(電介質(zhì))3.電路圖符號：觀察電容器的充、放電現(xiàn)象EV2R1ACS電路圖用傳感器觀察電容器的充放電過程能量轉(zhuǎn)化：充電時，電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電場能。（1）電容器的充電過程結(jié)果：充電使電容器兩個極板帶上等量異種電荷。實(shí)驗(yàn)：觀察電容器的充、放電現(xiàn)象1.實(shí)驗(yàn)原理充電電流由大變小，最后變?yōu)?t0U電容器兩極板間電壓由小變大，最后等于電源電壓+Q-Q在I-t中，圖像所圍面積表示電荷量t0IEV2R1ACS++++----I充I充結(jié)果：放電使兩極板的異種電荷中和。能量轉(zhuǎn)化：放電時，電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能(2)電容器的放電過程t0放電電流由大變小，最后變?yōu)?電容器兩極板間電壓由大變小，最后等于0t0U（3）

電容器的帶電量：電容器任意一個極板所帶電量的絕對值EV2R1ACS+Q----++++-QI（1）充電：使電容器帶上電荷的過程

(Q增加U增加E增加電場能增加)

充電完成后A.兩極板帶等量異種電荷B.兩極板間有電壓（與電源電壓相等）C.兩極板間有電場D.兩極板間有電場能（2）放電：使電容器失去電荷的過程

（Q減少U減少E減少電場能減少）

放電完成后

A.兩極板帶電量為0B.兩極板間電壓U=0C.兩極板間電場E=0D.兩極板間無電場能t024t024t024電容器先充電后放電的三種圖像演示：探究電容器兩極板間電勢差跟所帶電荷量的關(guān)系二、電容：1．定義：電容器所帶電量與兩極板間電勢差的比值叫電容器的電容，用C表示。常用單位：微法(μF)、皮法(pF).1μF=10-6F，1pF=10-12F。2．定義式（比值法）3．單位：國際制單位為法拉，簡稱法，符號為F。4．物理意義：表征電容器容納電荷本領(lǐng)的大小。電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢差為1V時電容器所需要的電荷量。5.對電容及其定義式的理解（1）電容由電容器本身的構(gòu)造決定電容器的電容反映電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，與電容器是否帶電、所帶電荷量Q和兩極板的電勢差U無關(guān)。(3)Q-U圖像理解電容

電容器所帶的電荷量由電容器的電容和電容器兩極板間的電勢差U決定，Q與U成正比,與C成正比．

U0Q三、平行板電容器1、結(jié)構(gòu)：由兩塊彼此絕緣、互相靠近的平行金屬板組成，是最簡單的，也是最基本的電容器．2、板間電場：板間(除邊緣外)形成勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度大小為

，方向垂直極板平面．問題：平行板電容器的電容跟哪些因素有關(guān)呢？猜想與假設(shè)：

平行板電容器的電容C可能跟極板

、

、

有關(guān)正對面積距離電介質(zhì)實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法實(shí)驗(yàn)：影響平行板電容器電容大小的因素控制變量法實(shí)驗(yàn)結(jié)論A.靜電計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角度大小表示了兩極板電勢差的大小偏轉(zhuǎn)角度大電勢差大，偏轉(zhuǎn)角度小電勢差小B.電量Q、正對面積S保持不變時，距離d增大，U增大，C越小C.電量Q、距離d保持不變時，正對面積S減小，U增大，C越小D.Q、d、S保持不變時，插入電介質(zhì)，U減小，C變大注意：C與Q、U無關(guān)，由電容器本身決定。

3、平行板電容器決定式d—距離S—正對面積K—靜電力常量εr—相對介電常數(shù)四、常用電容器（1）固定電容器：電容器的電容固定不變，常用的有紙質(zhì)電容器和電解電容器．（2）可變電容器：電容器的電容可以改變，常用兩組鋁片組成。

五、電容器的額定電壓和擊穿電壓（1）額定電壓：電容器外殼上標(biāo)的工作電壓。（2）擊穿電壓：電容器不被擊穿的極限電壓。五、平行板電容器的動態(tài)分析(1)與電源連接，則電勢差U恒定，當(dāng)d、s變化時，C、Q、E如何變化？(2)與電源連接斷開，則帶電荷量Q恒定，當(dāng)d、s變化時，C、U、E如何變化？U不變電鍵閉合1、分析：C減小

Q減小E變小結(jié)論：d增大結(jié)論：S減小E不變C減小Q減小2、分析：電鍵斷開Q不變結(jié)論：d增大E不變C減小U增大結(jié)論：S減小E變大C減小U增大(1)與電源連接，電荷原處于平衡狀態(tài)，則下列情況中，電荷如何運(yùn)動？(2)與電源連接斷開，電荷原處于平衡狀態(tài)，則下列情況中，電荷如何運(yùn)動？例1、下列說法中正確的是（

）A、電容器所帶的電荷越多，電容就越大B、電容器所帶電荷增加一倍，則兩極間的電壓也一定增加一倍C、平行板電容器保持帶電量不變而增大板距，兩板間電壓要減小D、電容器一板帶電＋Q，另一板帶電－Q，則此電容器不帶電B（多選）例2、連接在電池兩極上的平行板電容器，當(dāng)兩極板間的距離減小時，下列說法正確的是（

）A.電容器的電容C變大B.電容器極板的帶電量Q變大C.電容器兩極間的電勢差U變大D.電容器兩極板間的電場強(qiáng)度E變大ABD２、電容器的充放電

二、電容

三、平行板電容器：１、定義：充電：使原本