電容器的電容 高二上學期物理人教版（2019）必修第三冊

新人教版必修三第十章

靜電場中的能量第4節(jié)（第一課時）電容器的電容

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，它內部的構造是怎樣的？它是怎樣“裝進”和“倒出”電荷的呢？那么,什么是電容器?它的內部構造是怎樣的?它是怎樣”裝進”和”倒出”電荷的哪?新課引入學習任務一：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——電介質（空氣也是一種電介質），就構成了一個最簡單的電容器，叫作平行板電容器。3.作用：儲存電荷思考：相鄰的兩個同學是否能構成電容器？2.電路圖符號：任何兩個彼此絕緣又相互靠近的導體都能構成電容器。那么，如何往電容器內“裝”電荷呢？學習任務一：電容器1.實驗演示：觀察電容器的充放電現象連接電路圖：把直流電源、電阻、電容器、電流表、電壓表以及單刀雙擲開關組裝成實驗電路。把電鍵接1觀察充電時電流方向及電壓變化情況。把電鍵接2觀察放電時電流方向及電壓變化情況。二、光的折射4.電容器充電：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（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）兩極板間有勻強電場；

（4）兩極板間儲存有電場能。電能電場能充電完成后：兩板分別帶等量異種電荷，每個極板帶電量的絕對值叫電容器的帶電量學習任務一：電容器二、光的折射學習任務三：常見電容器5.電容器放電：已經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E=0；

（4）兩極板間無電場能。放電完成后：二、光的折射拓展學習：用傳感器觀察電容器的放電過程實驗設計微元法:

Q=I

t

I-t圖像“面積”表示電荷量數小方格個數可以估算放電電量的大小，約38個小格，電量約為一位同學得到的圖像如圖所示，電源電壓為（1）在圖中一個樹立的狹長矩形它的面積物理意義是什么？（2）怎樣根據圖像估算電容器在全部放電過程中釋放的電荷量，？如果測繪充電時的圖像，因該怎樣連接電路，怎樣進行測量？得到的圖像可能是什么形狀？拓展學習：用傳感器觀察電容器的放電過程電路圖如圖得到的I-t圖像如圖二、光的折射學習任務二：電容1.實驗演示：電容器兩極板間的電勢差跟所帶電荷量的關系結論：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電容器帶電與水桶盛水類比h=1cmV=1dm3h=2cmV=2dm3V與h成正比，V/h是定值水桶截面積學習任務二：電容（1）、定義：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢差U的比值，叫做電容器的電容。

（2）、定義式：2.電容器的電容（3）物理意義：電容C是表示電容器容納電荷本領的物理量（4）單位：在國際單位制中單位是法拉（F）1F=1C/V

常用單位：微法（μF);皮法（pF)1μF=10-6F1рF=10-12F（如果一個電容器帶1C電量時，兩極間電壓是1V，這個電容器的電容就是1F）

學習任務二：電容（5）電容C是比值法定義的，，由電容器本身的性質決定，與Q、U無關，不能說C與Q成正比、與U成反比。（6）對于一個確定的電容器電容C是不變的，所以

或，則學習任務二：電容3.電容器的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。

電容器外殼上標的電壓是工作電壓，或稱額定電壓，額定電壓比擊穿電壓低。拓展學習：平行板電容器的電容1.實驗演示：影響平行板電容器的因素拓展學習：平行板電容器的電容2.實驗結論Q、S保持不變時，d越大，C越小Q、d保持不變時：S越大，C越大Q、d、S保持不變時，插入介質，C越大兩板間距離兩板正對面積介電常數真空εr=1靜電力常量學習任務三：常用電容器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，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，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：學習任務三：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；可以轉動的一組鋁片叫做動片。轉動動片，使兩組鋁片的正對面積發(fā)生變化，電容相應變化?？勺冸娙萜靼雌涫褂玫慕橘|材料可分為空氣介質可變電容器和固體介質可變電容器。學習任務三：常用電容器3.超級電容器：

超級電容器是指介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的一種新型儲能裝置，它既具有電容器快速充放電的特性，同時又具有電池的儲能特性。當堂達標檢測1.用圖的電路給電容器充、放電。開關S接通1，穩(wěn)定后改接2，穩(wěn)定后又改接1，如此往復。下表記錄了充、放電過程中某兩個時刻通過電流表的電流方向，試根據該信息，在表格內各空格處填上合理的答案。表充、放電過程中某兩個時刻的電路情況當堂達標檢測【解析】由于時刻電流方向向左，說明電容器在這個時候電容器是在放電，所以開關S當前應該正在接通2，而在放電過程中，電容器兩極板的電荷量逐漸減少，電壓也逐漸減少，電流也逐漸減少。放電過程中電容器存儲的電能轉化為其他形式的能。由于時刻電流方向向右，說明電容器在這個時候電容器是在充電，所以開關S當前應該正在接通1，而在充電過程中，電容器兩極板的電荷量逐漸增大，逐漸達到飽和狀態(tài)，電壓也逐漸增大，但是電流還是逐漸減少的。充電過程中電源的能量存儲在電容器中。

【答案】減小，2，減小，電容器存儲的電能轉化為其他形式的能，放電；減小，1，增大，電源的能量存儲在電容器中，充電當堂達標檢測2.有人用圖描述某電容器充電時，其電荷量、電壓、電容之間的相互關系，請判斷它們的正誤，并說明理由。【詳解】A圖像是錯誤的。電量增大時，電容是不變的。即帶電量不影響電容。B圖像是正確的。電壓增大時，電容不變。即電壓不影響電容。C圖像是正確的。根據電容公式得，電量與電壓成正比。D圖像是正確的。電量增大時，電容是不變的。即帶電量不影響電容。當堂達標檢測3.有一充電的電容器，兩板間的電壓為3V，所帶電荷量為4.5×10－4C，此電容器的電容是多少？將電容器的電壓降為2V，電容器的電容是多少？所帶電荷量是多少？【詳解】根據電容的定義式可得電容為電容器電壓降為時，電容不變，仍為。此時電容所帶電荷量為

2V當堂達標檢測4.心室纖顫是一種可能危及生命的疾病。一種叫作心臟除顫器的設備，通過一個充電的電容器