人教版高中物理必修三 （電容器的電容）教學(xué)課件(第2課時(shí))

電容器的電容第2課時(shí)第十章靜電場(chǎng)中的能量

技能儲(chǔ)備精析典題隨堂演練內(nèi)容索引NEIRONGSUOYIN技能儲(chǔ)備1.實(shí)驗(yàn)原理(1)電容器的充電過程如圖1所示，當(dāng)開關(guān)S接1時(shí)，電容器接通電源，在靜電力的作用下自由電子從正極板經(jīng)過電源向負(fù)極板移動(dòng)，正極板因

電子而帶

電，負(fù)極板因

電子而帶

電.正、負(fù)極板帶

的正、負(fù)電荷.電荷在移動(dòng)的過程中形成電流.在充電開始時(shí)電流比較

(填“大”或“小”)，以后隨著極板上電荷的增多，電流逐漸

(填“增大”或“減小”)，當(dāng)電容器兩極板間電壓等于電源電壓時(shí)電荷停止移動(dòng)，電流I＝0.圖1失去正獲得負(fù)等量大減小(2)電容器的放電過程如圖2所示，當(dāng)開關(guān)S接2時(shí)，相當(dāng)于將電容器的兩極板直接用導(dǎo)線連接起來，電容器正、負(fù)極板上電荷發(fā)生

.在電子移動(dòng)過程中，形成電流，放電開始電流較

(填“大”或“小”)，隨著兩極板上的電荷量逐漸減小，電路中的電流逐漸

(填“增大”或“減小”)，兩極板間的電壓也逐漸減小到零.圖2中和大減小2.實(shí)驗(yàn)器材：6V的直流電源、單刀雙擲開關(guān)、平行板電容器、電流表、電壓表、小燈泡、導(dǎo)線若干.3.實(shí)驗(yàn)步驟(1)按圖3連接好電路.(2)把單刀雙擲開關(guān)S接在上面，使觸點(diǎn)1和觸點(diǎn)2連通，觀察電容器的充電現(xiàn)象，并將結(jié)果記錄在表格中.(3)將單刀雙擲開關(guān)S接在下面，使觸點(diǎn)3和觸點(diǎn)2連通，觀察電容器的放電現(xiàn)象，并將結(jié)果記錄在表格中.(4)記錄好實(shí)驗(yàn)結(jié)果，關(guān)閉電源.圖34.實(shí)驗(yàn)記錄和分析實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象電容器充電燈泡燈泡的亮度由

到

最后

(選填“明”“暗”或“熄滅”)電流表1電流表1的讀數(shù)由

到

最后為

(選填“大”“小”或“零”)電壓表電壓表的讀數(shù)由

(選填“大”或“小”)到

(選填“大”或“小”)最后為____明暗熄滅大小零小大6V電容器放電燈泡燈泡的亮度由

到

最后

(選填“明”“暗”或“熄滅”)電流表2電流表2的讀數(shù)由

到

最后為

(選填“大”“小”或“零”)電壓表電壓表的讀數(shù)由

(選填“大”或“小”)到___(選填“大”或“小”)最后為___明熄滅大小零大小零暗5.注意事項(xiàng)(1)電流表要選用小量程的靈敏電流計(jì).(2)要選擇大容量的電容器.(3)實(shí)驗(yàn)要在干燥的環(huán)境中進(jìn)行.(4)在做放電實(shí)驗(yàn)時(shí)，在電路中串聯(lián)一個(gè)電阻，以免燒壞電流表.例1

在如圖4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)電一、電容器充、放電現(xiàn)象的定性分析精析典題圖4√解析開關(guān)接1時(shí)，平行板電容器充電，上極板與電源正極相連而帶正電，A對(duì)，B錯(cuò)；開關(guān)接2時(shí)，平行板電容器放電，放電結(jié)束后上、下極板均不帶電，C、D錯(cuò).二、電容器充、放電現(xiàn)象的定量計(jì)算例２電流傳感器可以像電流表一樣測(cè)量電流，不同的是反應(yīng)比較靈敏，且可以和計(jì)算機(jī)相連，能畫出電流與時(shí)間的變化圖像.圖5甲是用電流傳感器觀察電容器充、放電過程的實(shí)驗(yàn)電路圖，圖中電源電壓為6V.先使開關(guān)S與1接通，待充電完成后，再把開關(guān)S與2接通，電容器通過電阻放電，電流傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī)，顯示出電流隨時(shí)間變化的I－t圖像如圖乙所示.3.04×10－3507已知圖線與時(shí)間軸圍成的面積表示電荷量，根據(jù)圖像估算出電容器全部放電過程中釋放的電荷量為

C，該電容器電容為

μF.(均保留三位有效數(shù)字)圖5解析根據(jù)橫軸與縱軸的數(shù)據(jù)可知，一個(gè)格子的電荷量為8×10－5C，由大于半格算一個(gè)，小于半格舍去，因此I－t圖線與時(shí)間軸圍成的圖形所包含的格子個(gè)數(shù)為38，所以電容器全部放電過程中釋放的電荷量為q＝8×10－5C×38＝3.04×10－3C.根據(jù)電容器的電容C＝

可知，1.(多選)關(guān)于電容器的充、放電，下列說法中正確的是

A.充、放電過程中外電路有瞬間電流B.充、放電過程中外電路有恒定電流C.充電過程中電源提供的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.放電過程中電容器中的電場(chǎng)能逐漸減少123隨堂演練4√√1324解析電容器充、放電過程中會(huì)有電荷發(fā)生定向移動(dòng)，外電路產(chǎn)生變化的瞬間電流，電容器充、放電結(jié)束，電流消失，A對(duì)，B錯(cuò)；充電過程中電源提供的電能部分轉(zhuǎn)化為電容器的電場(chǎng)能，C錯(cuò)；放電過程中電容器中的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，D對(duì).2.據(jù)報(bào)道，科學(xué)家發(fā)明了一種新型超級(jí)電容器，能讓手機(jī)幾分鐘內(nèi)充滿電.某同學(xué)假日登山途中，用該種電容器給手機(jī)電池充電，下列說法正確的是

A.該電容器給手機(jī)電池充電時(shí)，電容器的電容變大B.該電容器給手機(jī)電池充電時(shí)，電容器存儲(chǔ)的電能變少C.該電容器給手機(jī)電池充電時(shí)，電容器所帶的電荷量可能不變D.充電結(jié)束后，電容器不帶電，電容器的電容為零1234√1234解析電容是描述電容器容納電荷的本領(lǐng)大小的物理量，與電容器的電壓及電荷量無關(guān)，故A、D錯(cuò)誤；當(dāng)該電容器給手機(jī)電池充電時(shí)，電容器存儲(chǔ)的電荷量減小，則電能變少，故B正確，C錯(cuò)誤.3.(多選)如圖6所示是電容器充、放電電路.配合電流傳感器，可以捕捉瞬間的電流變化，并通過計(jì)算機(jī)畫出電流隨時(shí)間變化的圖像.實(shí)驗(yàn)中選用直流8V電源，電容器選用電解電容器.先使單刀雙擲開關(guān)S與1端相連，電源向電容器充電，這個(gè)過程可瞬間完成.然后把單刀雙擲開關(guān)S擲向2端，電容器通過電阻R放電，傳感器將電流傳入計(jì)算機(jī)，圖像上顯示出放電電流隨時(shí)間變化的I－t曲線.以下說法正確的是

1234圖6√√√A.電解電容器用氧化膜做電介質(zhì)，由于氧化膜很薄，所以電容較小B.隨著放電過程的進(jìn)行，該電容器兩極板間電壓逐漸減小C.由傳感器所記錄的該放電電流圖像可以估算出該過程中電容器的放電電荷量D.通過本實(shí)驗(yàn)可以估算出該電容器的電容值解析電解電容器用氧化膜做電介質(zhì)，因氧化膜很薄，板間距離很小，所以電容很大，A錯(cuò)；1234由U＝

可知，因電容器電容不變，放電過程中電容器所帶電荷量逐漸減小，所以電容器兩極板間電壓逐漸減小，B對(duì)；由I＝

，再結(jié)合放電電流隨時(shí)間變化的I－t曲線可知C對(duì)；根據(jù)I－t曲線可求出放電過程中電容器的放電電荷量，再由電容器放電瞬間電壓與電源電壓相等，根據(jù)U＝

即可求出電容器的電容值，D對(duì).4.電路中電流大小可以用電流傳感器測(cè)量，用電流傳感器和計(jì)算機(jī)可以方便地測(cè)出電路中電流隨時(shí)間變化的曲線.某興趣小組要測(cè)定一個(gè)電容器的電容，選用器材如下：待測(cè)電容器(額定電壓為16V)；電流傳感器和計(jì)算機(jī)；直流穩(wěn)壓電源；定值電阻R0＝100Ω、單刀雙擲開關(guān)；導(dǎo)線若干.實(shí)驗(yàn)過程如下：①按照?qǐng)D7甲正確連接電路；②將開關(guān)S與1端連接，電源向電容器充電；③將開關(guān)S擲向2端，測(cè)得電流隨時(shí)間變化的I－t圖線如圖乙中的實(shí)線a所示；④利用計(jì)算機(jī)軟件測(cè)出I－t曲線和兩坐標(biāo)軸所圍的面積.請(qǐng)回答下列問題：1234圖7(1)已知測(cè)出的I－t曲線和兩坐標(biāo)軸所圍的面積為42.3mA·s，則電容器的電容C＝

F；12344.7×10－3解析由I－t圖像得到開始時(shí)電流為I＝90mA＝0.09A故最大電壓為U＝IR0＝0.09A×100Ω＝9V(2)若將定值電阻換為R1＝180Ω，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，則電流隨時(shí)間變化的I－t圖線應(yīng)該是圖丙中的曲線

(選填“b”或“c”).1234c解析換用阻值為180Ω的定值電阻，根據(jù)Im＝

，則第2次實(shí)驗(yàn)的最大電流小些，故選c.本課結(jié)束電容器的電容

新知講解一、電容器新知講解一、電容器定義：任何兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體組成一個(gè)電容器。電介質(zhì)電容器的極板電容器的極板新知講解

1.固定電容器：電容固定不變。二、常用電容器電解電容器（用鋁箔做一個(gè)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(gè)極板）（正負(fù)極不能接反，不能接交流電）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）聚苯乙烯電容器及其符號(hào)電解電容器及其符號(hào)新知講解

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(dòng)的一組鋁片叫做動(dòng)片；空氣為電介質(zhì)。通過改變兩極間的正對(duì)面積或距離來改變電容。二、常用電容器可變電容器及其符號(hào)新知講解

1.電容器的擊穿電壓三、電容器使用時(shí)應(yīng)注意的問題

2.電容器的額定電壓

3.電解電容器的極性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。電解電容器在使用時(shí)注意正負(fù)極，長(zhǎng)引腳為正極。電容器正常工作時(shí)兩極板上的最大電壓。電容器外殼上標(biāo)的就是額定電壓，它比擊穿電壓要低。典例探究例1：某電容器上標(biāo)有“1.5μF9V”的字樣，則（）A.該電容器所帶電荷量不能超過1.5CB.該電容器所加電壓不能超過9VC.該電容器擊穿電壓為9VD.當(dāng)給該電容器加4.5V的電壓時(shí)，它的電容值變?yōu)?.75μFB新知講解四、電容器充放電

1.將電容器兩個(gè)極板帶上等量異種電荷的過程，叫電容器的充電。＋＋＋＋＋＋＋＋－

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＋Q－Q正極板負(fù)極板有短暫的電流兩極間有電壓兩板分別帶等量異種電荷，每個(gè)極板帶電量的絕對(duì)值叫電容器的帶電量E新知講解四、電容器充放電

2.用導(dǎo)線將充電后的電容器兩極接通，兩極失去電荷的過程，叫電容器的放電。＋＋＋＋＋＋＋＋－

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＋Q－Q在放電過程中導(dǎo)線上有短暫的電流產(chǎn)生U=0新知講解四、電容器充放電充電放電新知講解五、電容充電后的電容器兩極間的電壓，叫電容器的電壓。電容器的帶電量Q越多，電壓U越高。＋＋＋＋＋＋＋＋－

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＋Q－Q兩極間有電壓E

Q與U成正比，比值Q/U是常量。新知講解五、電容電容器帶電與水桶盛水類比：h=1cmh=2cmV=1Sdm3V=2Sdm3

新知講解五、電容電容器帶電與水桶盛水類比：h=1cmV=1Sdm3V=4Sdm3

h=1cm新知講解五、電容容納儲(chǔ)存水容納儲(chǔ)存電荷電荷量Q水量V電勢(shì)差U水位差h橫截面S電容C+++++++++---------

電容器水容器

新知講解五、電容

1.定義：電容器所帶電荷量Q與電容器兩極板間的電勢(shì)差U的比值，叫電容器的電容。

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＋Q－Q

新知講解五、電容

2.電容的單位：法拉，簡(jiǎn)稱法，符號(hào)F。還有：微法（μF）、皮法（pF）1F=1C/V當(dāng)一個(gè)電容器帶1C電量時(shí)，兩極間電壓是1V，那么這個(gè)電容器的電容就是1F

新知講解六、平行板電容器的電容

兩極板間距離兩極板正對(duì)面積靜電力常量

新知講解六、平行板電容器的電容幾種常用電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)電介質(zhì)空氣煤油石蠟陶瓷玻璃云母水1.000522.0~2.164~116~881空氣的相對(duì)介電常數(shù)與1十分接近，研究中，空氣對(duì)電容的影響一般可以忽略。典例探究例2.如圖所示，是一個(gè)由電池、電阻R與平行板電容器組成的串聯(lián)電路，在增大電容器兩極板間距離的過程中(

)A.電阻R中沒有電流B.電容器的電容變小C.電阻R中有從a流向b的電流D.電阻R中有從b流向a的電流BC