第十章靜電場中的能量10.4

電容器的電容1.知道電容器的概念，知道電容器的主要構(gòu)造.，了解電容器的充、放電現(xiàn)象。2．理解電容的概念，掌握電容的定義式、單位，并能應(yīng)用定義式進(jìn)行簡單的計算。3．了解平行板電容器的電容公式，知道改變平行板電容器電容大小的方法。4.通過探究得出影響平行板電容器電容的因素，會應(yīng)用平行板電容器的電容公式分析有關(guān)問題，會對電容器的兩類動態(tài)問題分析。學(xué)習(xí)目標(biāo)水可以用容器儲存起來，電荷是不是也可以用一個“容器”儲存起來呢？新課導(dǎo)入圖中的元件就是這樣的“容器”——電容器。電容器是電氣設(shè)備中的一種很重要的元件，在電子技術(shù)和電工技術(shù)中有很重要的應(yīng)用。新課講解問題與思考那么，什么是電容器？它的內(nèi)部構(gòu)造是怎樣的？它是怎樣“裝進(jìn)”和“倒出”電荷的呢？一、電容器1.定義：在兩個相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì)——電介質(zhì)（空氣也是一種電介質(zhì)），就構(gòu)成了一個最簡單的電容器，叫作平行板電容器。3.作用：儲存電荷金屬極板絕緣物質(zhì)(電介質(zhì))思考：相鄰的兩個同學(xué)是否能構(gòu)成電容器？2.電路圖符號：任何兩個彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體都能構(gòu)成電容器。那么，如何往電容器內(nèi)“裝”電荷呢？1.充電：使電容器的兩個極板分別帶上等量的異種電荷，這個過程叫充電。U++++++-Q+Q-------Q↑、U↑、E↑穩(wěn)定后不變G二、電容器的充放電（1）兩極板帶等量異種電荷；

（2）兩極板間有與電源相等的電壓；（3）兩極板間有勻強(qiáng)電場；

（4）兩極板間儲存有電場能。電能電場能充電完成后：

2.放電：已經(jīng)充電的電容器兩極板上的電荷的中和過程，叫放電。++++++Q+QUG↓Q↓、U↓、E↓穩(wěn)定后均為零二、電容器的充放電其他電場能（1）兩極板帶電量為0；

（2）兩極板間電壓U=0；（3）兩極板間場強(qiáng)E=0；

（4）兩極板間無電場能。放電完成后：3.拓展學(xué)習(xí)：用傳感器觀察電容器的放電過程實驗設(shè)計微元法:

Q=I

t

二、電容器的充放電I-t圖像“面積”表示電荷量I-t圖像4.關(guān)鍵點撥：（3）若保持與電源連接，則板間電壓

U不變；（4）若斷開電源，則極板所帶電量

Q不變。二、電容器的充放電（2）把一個極板帶電量的絕對值叫做電容器的帶電量,用Q表示；（1）充放電時間極短，充放電完成時，靈敏電流計的指針不偏轉(zhuǎn)，

說明此時電路中沒有電流。結(jié)論：二、電容器的充放電5.學(xué)以致用：照相機(jī)的閃光燈原理

照相機(jī)的閃光燈，在不到0.001s的短暫時間內(nèi)發(fā)出強(qiáng)烈閃光，瞬間電流很大，各種電池都不能承受。在實際中，常常用電容器幫助閃光實現(xiàn)它的功能。拍照前用較長的時間（一般幾秒）給電容器充電，拍照時觸發(fā)閃光燈，使電容器通過燈管瞬間放電，發(fā)出耀眼的白光。然后電源又給電容器充電，為下次閃光做準(zhǔn)備。閃光燈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)類比法：類比圓柱型水杯容器的儲水hhABC1.水位每升高h(yuǎn)，試比較A、B、C的儲水量；2.哪個儲水本領(lǐng)大？如何反映其儲水本領(lǐng)？既然電容器能儲存電荷，那么如何反映電容器容納電荷的本領(lǐng)大小呢？二、電容二、電容容納儲存水容納儲存電荷電荷量Q水量V電勢差U水位差h橫截面S電容器水容器？大膽猜想人們通過實驗研究發(fā)現(xiàn)：

對于同一電容器，電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢差U成正比，即比值Q/U是一個常量；對于不同的電容器，這個比值一般不同。這個比值就表征了電容器儲存電荷的特性。二、電容實驗電路圖4.物理意義：描述電容器容納電荷的本領(lǐng)。電容越大，表明在相同電勢差情況下，電容器所帶的電荷越多。二、電容1.定義：電容器所帶電量Q與電容器兩極板間電勢差U的比值，叫電容器的電容（capacitance）。用C表示;2.定義式：3.單位：法拉（F）

1F=1C/V1F=106μF=1012pF電容C與電荷量Q成正比與電壓U成反比嗎？在數(shù)值上等于使電容器兩極板間的電勢差增加1V所需要增加的電荷量。5.擊穿電壓和額定電壓：

加在電容器兩極板上的電壓不能超過某一個限度，超過這個限度，電介質(zhì)將被擊穿，電容器損壞。這個極限電壓稱為擊穿電壓。

電容器外殼上標(biāo)的電壓是工作電壓，或稱額定電壓，額定電壓比擊穿電壓低。二、電容我想制造一個容量較大的電容器，該怎么做？請同學(xué)們參考課本P41拓展學(xué)習(xí)部分。問題與思考電容器的電容跟哪些因素有關(guān)？有機(jī)玻璃板++++++------改變d改變S改變電介質(zhì)

多媒體實驗室三、探究影響平行板電容器電容的因素方法：控制變量法說明：靜電計是在驗電器的基礎(chǔ)上制成的，用來測量導(dǎo)體間的電勢差，從指針的偏轉(zhuǎn)角度就可以知道兩個導(dǎo)體間的電勢差的大小。保持電量Q不變時，平行板電容器的電容C

板間距離d；

正對面積S；

介電常數(shù)??r；??r=4實驗表明：

------++++++++++++++++++++++++++++++??r=2??r=1反比于正比于正比于點擊播放

三、探究影響平行板電容器電容的因素幾種常用電介質(zhì)的相對介電常數(shù)電介質(zhì)空氣煤油石蠟陶瓷玻璃云母水1.0005266～84～112.0～2.181空氣的相對介電常數(shù)與1十分接近，研究中，空氣對電容的影響一般可以忽略。三、探究影響平行板電容器電容的因素d增加C減小Q=CUQ減小E=U/dE減小S減小U不變C減小Q=CUQ減小E不變E=U/d類型一：電容器始終與電源連接，U保持不變。四、平行板電容器的動態(tài)分析C減小U=Q/CU增加E不變C減小U=Q/CU增加E增加類型二：電容器始終與電源斷開，Q保持不變。四、平行板電容器的動態(tài)分析d增加S減小Q不變1.固定電容器（1）聚苯乙烯電容器：以聚苯乙烯薄膜為電介質(zhì)，兩層鋁箔為極板。（2）電解電容器：用鋁箔做一個極板，以鋁箔上很薄的一層氧化膜為電介質(zhì)，用浸過電解液的紙做另一個極板。有“+”、“-”極之分，不能接反，不能接交流電。＋符號：五、常用電容器2.可變電容器：兩極由兩組鋁片組成，固定的一組鋁片叫做定片；可以轉(zhuǎn)動的一組鋁片叫做動片。轉(zhuǎn)動動片，使兩組鋁片的正對面積發(fā)生變化，電容相應(yīng)變化。五、常用電容器可變電容器按其使用的介質(zhì)材料可分為空氣介質(zhì)可變電容器和固體介質(zhì)可變電容器。五、常用電容器3.超級電容器