【文档说明】新高中物理人教版必修第三册第十章4《电容器的电容》PPT课件.pptx，共(34)页，1.666 MB，由小喜鸽上传

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-1-4.电容器的电容-2-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习学习目标思维导图1.知道电容器的概念,认识常见的电容器。2.掌握电容的定义、公式、单位,并会应用定义式进行简单的计算。3.知道平行板电容器的电容公

式,知道改变平行板电容器的电容大小的办法。-3-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课前篇自主预习必备知识自我检测一、电容器1.基本构造:任何两个彼此绝缘又相距很近的导体,都可以看成一个电容器。2.充电、放电:使电容器两个极板分别带上等量的异种电荷,这个过程叫充电。使电容器两极板上

的电荷中和,电容器不再带电,这个过程叫放电。3.从能量的角度区分充电与放电:充电是从电源获得能量储存在电容器中,放电是把电容器中的电场能转化为其他形式的能。4.电容器的电荷量:其中一个极板所带电荷量的绝对值。-4-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课前篇自主预习必

备知识自我检测二、电容1.定义:电容器所带的电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U的比值,叫作电容器的电容,用C来表示。2.定义式:C=𝑄𝑈。3.物理意义:电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量,数值上等于使两极间的电势差为1V时,电容器需要带的电荷量。4.单位

:法拉,简称法,用F表示。常用单位还有:pF、μF,单位间的关系是:1pF=10-6μF=10-12F。-5-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课前篇自主预习必备知识自我检测三、平行板电容器的电容1.公式:C=,其中

εr是电介质的介电常数,S是两极板的正对面积,k是静电力常量,d是两极板的距离。2.决定因素:平行板电容器的电容与两板正对面积成正比,与两板间的距离成反比,与两板间电介质的介电常数成正比。四、常用电容器1.类别:从构造上

看,电容器可分为两类,即可变电容器和固定电容器。2.固定电容器:电容不变的电容器,如聚苯乙烯电容器、陶瓷电容器、电解电容器等。3.可变电容器:可变电容器由定片和动片组成,转动动片,使两极板的正对面积发生变化,电容就随着改变。𝜀r𝑆4π𝑘𝑑-6-4.电容器的

电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课前篇自主预习必备知识自我检测1.正误判断。(1)电容器是储存电荷和电能的容器,只有带电的容器才称为电容器。()解析:电容器是任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体组成的能够储存电荷和电能的装置,

与导体是否带电无关。答案:×(2)其他条件不变时,平行板电容器的电容随极板正对面积的增大而增大。()解析:平行板电容器的电容跟极板的正对面积S成正比。答案:√(3)其他条件不变时,平行板电容器的电容随极板间距离的增大而增大。()解析:平行板电容器的电容跟

极板间的距离d成反比。答案:×-7-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课前篇自主预习必备知识自我检测2.某一个电容器的规格是“10μF50V”,则()A.这个电容器加上50V电压时,电容才是10μFB.这个电容器的最大电容是10μF,带电荷量较

少时,电容小于10μFC.这个电容器上加的电压不能低于50VD.这个电容器的电容总等于10μF答案:D-8-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课前篇自主预习必备知识自我检测3.关于电容器和电容,下列说法中正确的是()A.由C=可知

,电容器带电荷量越大,它的电容就越大B.对一固定的电容器,它的带电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变C.电容器的带电荷量Q为两极板所带电荷量的总和D.对于平行板电容器,当增大两板间的距离时,其电容变大解析:C与Q、U无关,

故A错,B对;电容器所带电荷量Q是一个极板的电量,C错;平行板电容器的电容C∝,d增大时,C减小,D错。答案:B𝑄𝑈1𝑑-9-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课堂篇探究学习探究一探究二探究三随

堂检测电容器及电容器的充、放电情景导引实验观察电容器的充、放电现象把直流电源、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。(1)把开关S接1,此时电源给电容器充电。在充电过程中,电压表和电流表的示数如何变化?说明了什么问题?(2)把开关S接2,电容器对电阻R放电

。在放电过程中,电压表和电流表示数如何变化?说明了什么问题?-10-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课堂篇探究学习探究一探究二探究三随堂检测要点提示:(1)电压表示数迅速增大,随后逐渐稳定在某一数值,电流表示数逐渐减小至

0,说明电容器两极板具有一定的电势差。充电完毕时电容器两极板带有一定的等量异种电荷,即使断开电源,两极板上的电荷仍然被保存在电容器中。(2)电压表示数和电流表示数都逐渐减小,说明放电电流由电容器的正极板经过电阻R流向电容器的负

极板,正负电荷中和。此时两极板所带的电荷量减小,电势差减小,放电电流也减小,最后两极板电势差以及放电电流都等于0。-11-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课堂篇探究学习探究一探究二探究三随堂检测知识归纳电容器充、放电过程的特点1

.充电过程的特点(1)充电电流从电容器正极板流入,从电容器负极板流出,如图甲。(2)充电时电容器所带电荷量增加,极板间电压升高,极板间电场强度增大。(3)电容器充电结束后,电容器所在电路中无电流,电容器两极板间电压与充电电压相等。(4)充电过程中,其他能转化为电容器中的电场能。-12-4.电容器

的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课堂篇探究学习探究一探究二探究三随堂检测2.放电过程的特点(1)放电电流从电容器正极板流出,从电容器负极板流入,如图乙。(2)放电时电容器所带电荷量减少,极板间电压降低,极板间电场强度减弱。(3

)电容器放电结束后,电容器所在电路中无电流,电容器不再带有电荷,电容器两极板间电压为零。(4)放电过程中,电场能转化为其他能。-13-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课堂篇探究学习探究一探究二探究三随堂检测实例引导例1(多选)关于电容器的充、放电

过程,下列说法中正确的是()A.充、放电过程中外电路有变化电流B.充、放电过程中外电路有恒定电流C.充电过程中电源提供的电能全部转化为内能D.放电过程中电容器中的电场能逐渐减小解析:电容器充、放电过程中,外电路中有短暂的变化电流,且电流是逐渐减小的,选项A对,B错;

充电过程中电源提供的电能有一部分储存到电容器两板间的电场中,选项C错;放电过程中,随着电容器两板间所带的电荷量逐渐减小,电场强度也逐渐减小,电场能也逐渐减小,选项D对。答案:AD-14-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学

习课堂篇探究学习探究一探究二探究三随堂检测电容情景导引当电容器的电荷量增加时,电容器两极板间的电势差如何变化?电荷量Q和板间电势差U的比值是否发生变化?要点提示:增大不变-15-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课堂篇探究学习探究一

探究二探究三随堂检测知识归纳1.电容由电容器本身的构造决定电容器的电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量,用比值C=𝑄𝑈来定义,但电容的大小与Q、U无关。由公式C=𝜀r𝑆4π𝑘𝑑知,影响平行板电容器电容大小的因素是电介质的相对介电

常数εr、电容器极板的正对面积S和极板间的距离d。2.通过Q-U图像理解电容如图所示,Q-U图像是一条过原点的直线,其中Q为一个极板上所带电荷量的绝对值,U为两板间的电势差,直线的斜率表示电容大小。因而电容器的电容也可以表示为C=,即电

容的大小在数值上等于两极板间的电压增大(或减小)1V所增加(或减少)的电荷量。Δ𝑄Δ𝑈-16-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课堂篇探究学习探究一探究二探究三随堂检测3.C=𝑄𝑈与C=𝜀r𝑆4π𝑘

𝑑的比较公式内容C=QUC=ε𝑟S4𝜋kd特点定义式决定式意义对某电容器Q∝U,但C=QU不变,反映容纳电荷的本领平行板电容器,C∝εr,C∝S,C∝1d,反映了影响电容的因素联系电容器容纳电荷的本领由QU来量度,由本身的结构来决定,如平行板电容器的S、d、εr等因素4.电

容器电容的另一种定义式电容器在充、放电的过程中,电容器所带的电荷量发生变化,同时电容器两极板间的电压也相应变化,则C=Δ𝑄Δ𝑈。-17-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课堂篇探究学习探究一探究二探究三随堂检测实例引导例2对电容C=𝑄𝑈,以下说法

正确的是()A.电容器充电电荷量越多,电容增加越大B.电容器的电容跟它两极板间所加电压成反比C.电容器的电容越大,所带电荷量就越多D.对于确定的电容器,它所充的电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变解析:电容是描述电容器储存电荷特性

的物理量,一旦电容器确定了,电容C便不再变化。C=是定义式,不是决定式,无论带电荷量Q和电压U如何变化,其比值始终不变。答案:D𝑄𝑈-18-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课堂篇探究学习探究一探究二探究三随堂检测规律方法C=为比值定义法。C的大小与

Q、U无关,只跟电容器本身有关,当Q=0时,U=0,而C并不为零。𝑄𝑈-19-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课堂篇探究学习探究一探究二探究三随堂检测变式训练1(多选)下列关于电容的说

法正确的是()A.电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量B.电容器A的电容比B的大,说明A的带电荷量比B多C.电容在数值上等于使两极板间的电势差为1V时电容器需要带的电荷量D.由公式C=知,若电容器两极板间

电压为10V,极板带电荷量为2×10-5C,则电容器电容大小为5×105F解析:电容反映电容器容纳电荷本领的大小,A对;电容器A的电容比B的大,只能说明电容器A容纳电荷的本领比B强,与带电荷量多少无关,B错;根据电容的定义式可知C对;电压为10V,电荷量为2×10-5C时

,电容C==2×10-6F,D错。答案:AC𝑄𝑈𝑄𝑈-20-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课堂篇探究学习探究一探究二探究三随堂检测平行板电容器的动态分析情景导引平行板电容器由两块平行放置的金属板组成。利用平行板电容器进行如下实验:(1)如图所示,保持Q和

d不变,增大(或减小)两极板的正对面积S,观察电势差U(静电计指针偏角)的变化,依据C=,分析电容C的变化。𝑄𝑈-21-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课堂篇探究学习探究一探究二探究三随堂检测(2)如图所示,保持Q和S不变,增大(或减小)两极板间的距离d,观察电势差U

(静电计指针偏角)的变化,依据C=,分析电容C的变化。(3)如图所示,保持Q、S、d不变,插入电介质,观察电势差U(静电计指针偏角)的变化,依据C=,分析电容C的变化。𝑄𝑈𝑄𝑈-22-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课堂篇探究学习探究一

探究二探究三随堂检测要点提示:(1)实验结论:S增大,电势差U减小,电容C增大。(2)实验结论:d增大,电势差U增大,电容C减小。(3)实验结论:插入电介质,电势差U减小,电容C增大。-23-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课堂篇探

究学习探究一探究二探究三随堂检测知识归纳电容器的动态分析(1)两类情况:①平行板电容器两极板始终与电源两极相连(此时板间电压U保持不变);②电容器充电后与电源断开(此时电荷量Q保持不变)。(2)分析思路:𝑈不变

时E=𝑈𝑑=𝑄𝑑𝐶=𝑄𝑑𝜀r𝑆4π𝑘𝑑=4π𝑘𝑄𝜀r𝑆,即-24-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课堂篇探究学习探究一探究二探究三随堂检测𝑄不变时画龙点睛分析方法:抓住不变量,分析变化量。-25-4.电容器的电容课前篇自主预

习课堂篇探究学习课堂篇探究学习探究一探究二探究三随堂检测实例引导例3(多选)如图所示,电路中A、B为两块竖直放置的金属板,C是一只静电计,开关S合上后,静电计指针张开一个角度,下述做法可使静电计指针张角增大的是()A.使A、B两板靠近一些B.使A

、B两板正对面积减小一些C.断开S后,使B板向右平移一些D.断开S后,使A、B正对面积减小一些-26-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课堂篇探究学习探究一探究二探究三随堂检测解析:静电计显示的是A、B两极板间的电压,指针张角越大,表示两板间的电压越高。

当合上S后,A、B两板与电源两极相连,板间电压等于电源电压不变,静电计指针张角不变;当断开S后,板间距离增大,正对面积减小,都将使A、B两板间的电容变小,而电容器所带的电荷量不变,由C=可知,板间电压U增大,从而静电计指针张角增大,所以选项C、D正确。答案:CD𝑄𝑈

-27-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课堂篇探究学习探究一探究二探究三随堂检测规律方法电容器动态分析的理论依据(1)电容器电容的定义式C=𝑄𝑈。(2)平行板电容器内部是匀强电场,E=𝑈𝑑。(3)平行板电容器电容的决定式C=𝜀r𝑆4π𝑘𝑑。-28-4.电容器的

电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课堂篇探究学习探究一探究二探究三随堂检测变式训练2(多选)如图所示,平行板电容器两极板A、B与电池两极相连,一带正电小球悬挂在电容器内部。闭合开关S,充电完毕后悬线偏离竖直方向夹角为θ,则()A.保持S闭合,将A板向B板靠近,则θ增大B.保持S闭

合,将A板向B板靠近,则θ不变C.断开S,将A板向B板靠近,则θ增大D.断开S,将A板向B板靠近,则θ不变解析:保持开关S闭合,电容器两端间的电势差不变,带正电的A板向B板靠近,极板间距离减小,电场强度E增大,小球所受的静电力变大,θ增大,故A正确,

B错误;断开开关S,电容器所带的电荷量不变,知d变化,E不变,静电力不变,θ不变,故C错误,D正确。答案:ADC=𝜀r𝑆4π𝑘𝑑,E=𝑈𝑑=𝑄𝐶𝑑=4π𝑘𝑄𝜀r𝑆,-29-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课堂篇探究学习探究一探究二探究三随堂检

测1.某电容器上标有“25μF450V”字样,下列对该电容器的说法正确的是()A.要使该电容器两极板之间电压增加1V,所需电荷量为2.5×10-5CB.要使该电容器带电荷量为1C,两极板之间需加电压2.5×10-5V

C.该电容器能够容纳的电荷量最多为2.5×10-5CD.该电容器能够承受的最大电压为450V解析:由电容器的定义式C=𝑄𝑈可得C=Δ𝑄Δ𝑈,所以ΔQ=C·ΔU=2.5×10-5×1C=2.5×10-5C,A正确。若Q=1C,则U=𝑄𝐶=4×104V,B错误。当电容器的

电压为450V时,电容器的电荷量Q'=CU'=2.5×10-5×450C=1.125×10-2C,C错误。450V是电容器的额定电压,低于击穿电压,D错误。答案:A-30-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探

究学习课堂篇探究学习探究一探究二探究三随堂检测2.(多选)连接在电源两极上的平行板电容器,当两极板间距离减小时()A.电容器的电容C变大B.电容器极板的带电荷量变大C.电容器两极板间的电势差U变大D.电容器两极板间的电场强度E变大解析:电容器两极板间距离减小,由C∝𝜀r𝑆𝑑得其电容

变大,所以A正确;因为电容器连在电源上,所以两极板间的电压保持不变,故C错误;由Q=CU得电容器所带电荷量变大,所以B正确;由E=𝑈𝑑知,两极板间的电场强度变大,所以D正确。答案:ABD-31-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课堂

篇探究学习探究一探究二探究三随堂检测3.据国外某媒体报道,科学家发明了一种新型超级电容器,能让手机几分钟内充满电。某同学假日登山途中用该种电容器给手机电池充电,下列说法正确的是()A.该电容器给手机电池充电时,电容器的电容变大B.该电容器给手机电池充电时,

电容器存储的电能变少C.该电容器给手机电池充电时,电容器所带的电荷量可能不变D.充电结束后,电容器不带电,电容器的电容为零解析:电容是描述电容器的容纳电荷的本领大小的物理量,与电容器的电压及电荷量无关,故AD错;当该电容

器给手机电池充电时,电容器存储的电荷量减小,则电能变少,故B对,C错。选B。答案:B-32-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课堂篇探究学习探究一探究二探究三随堂检测4.(多选)如图所示是电容器充、放电电路。配合电流传感器,可以捕捉瞬间的电流变化,并通过计算机画出电流随时

间变化的图像。实验中选用直流8V电压,电容器选用电解电容器。先使单刀双掷开关S与1端相连,电源向电容器充电,这个过程可瞬间完成。然后把单刀双掷开关S掷向2端,电容器通过电阻R放电,传感器将电流传入计算机,图像上显示出放电电流随时间变化的I-

t曲线。以下说法正确的是已知电流I=𝑞𝑡()-33-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课堂篇探究学习探究一探究二探究三随堂检测A.电解电容器用氧化膜做电介质,由于氧化膜很薄,所以电容较小B.随着放电过程的进行,该电容器两

极板间电压逐渐减小C.由传感器所记录的该放电电流图像可以估算出该过程中电容器的放电电荷量D.通过本实验可以估算出该电容器的电容值-34-4.电容器的电容课前篇自主预习课堂篇探究学习课堂篇探究学习探究一探

究二探究三随堂检测解析:因氧化膜很薄,板间距离很小,所以电容很大,A错;由U=𝑄𝐶可知,因电容器电容不变,放电过程中电容器所带电量逐渐减小,所以电容器两端电压逐渐减小,B对;由I=𝑞𝑡,再结合放电电流随时间变化的I-t曲线可知C对;

根据I-t曲线可求出放电过程中通过电容器的放电电荷量,再由电容器放电瞬间电压与电源电压相等,根据U=𝑄𝐶即可求出电容器的电容值,D对。选BCD。答案:BCD