高中物理 1.7電容器與電容課件 新人教版選修3-1.ppt

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第七節(jié) 電容器與電容,第一章 靜電場,情景探究一,攝影時(shí)如光線不足,你一定知道用閃光燈，在如此短的時(shí)間內(nèi),僅靠電池直接給閃光燈供電就能發(fā)出如此強(qiáng)的光嗎?請(qǐng)你探究分析其中的奧妙!,內(nèi)置閃光燈的相機(jī),,,情景探究二,萊頓瓶,-----存儲(chǔ)電荷的裝置,也可稱為“電容器”,探究感應(yīng)起電機(jī)的構(gòu)造與工作原理,,,一.電容器,任何兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體都可以構(gòu)成電容器. 在兩個(gè)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)),就組成一個(gè)最簡單的電容器,叫做平行板電容器,①作用:可以容納電荷.,1.電容器的構(gòu)造:,2.電容器的工作狀態(tài):,,,②充電：使電容器帶電的過程,叫充電.電容器的每一個(gè)極板所帶電量的絕對(duì)值,叫做電容器的帶電量.充電后,兩極板間有電場存在,電容器從電源獲得電能儲(chǔ)存在電場中,因此充電的過程是電容器儲(chǔ)存電能的過程.,,②充電：使電容器帶電的過程,叫充電.電容器的每一個(gè)極板所帶電量的絕對(duì)值,叫做電容器的帶電量.充電后,兩極板間有電場存在,電容器從電源獲得電能儲(chǔ)存在電場中,因此充電的過程是電容器儲(chǔ)存電能的過程.,,,③放電:使電容器兩極板上的電荷中和的過程.是電場能轉(zhuǎn)化為其他能的過程,,,3.電容器的帶電量,電容器所帶的電荷量，是指每個(gè)極板所帶的電荷量Q的絕對(duì)值,二.電容,充電后的電容器的兩極板間有電勢差,這個(gè)電勢差跟電容器所帶的電荷量有關(guān) 實(shí)驗(yàn)表明：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢差成正比，比值Q/U 是一個(gè)常量。不同的電容器，這個(gè)比值一 般是不同的。 這個(gè)比值表征了電容器儲(chǔ)存電荷的特性,,,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，用C來表示。,2、電容器的電容在數(shù)值上等于兩極板間的電勢差為1V時(shí)電容器需帶的電荷量。,即 C=Q/U,思考,1.電容器起了什么作用？,儲(chǔ)存電荷,2.電容器可類比成什么呢?,電容器 類比為容器 （水杯）,,,,思考與討論,1.水杯存水的本領(lǐng)由什么來決定?,水容器的容積(本身機(jī)構(gòu)決定),2.如何表征大容器的儲(chǔ)水本領(lǐng)大呢?,電容器與水容器,橫截面大的需要的水多,s,電量 Q∝U,C,水量 m∝h,,,對(duì)一個(gè)確定的電容器而言，電容是不變的，C與Q、U無關(guān)。,對(duì)一個(gè)確定的水容器而言，水容是不變的，與m、h無關(guān)。,思考與討論,那電容器儲(chǔ)存電荷的本領(lǐng)如何表征呢？,,,3、電容的物理意義：表征電容器容納（儲(chǔ)存）電荷本領(lǐng)的物理量。,4、單位：在國際單位制中電容的單位是法拉（F），常用單位還有微法（μF）和皮法（pF） 1F=106μF=1012pF,最簡單的電容器是平行板電容器 猜想：平行板電容器的電容跟哪些因素有關(guān)？,兩極板間的距離d 兩極板間的正對(duì)面積S 是否插入電介質(zhì)或電介質(zhì)的種類。,,,實(shí) 驗(yàn) 探 究,請(qǐng)看實(shí)驗(yàn),,,,1、平行板電容器的電容C跟介電常數(shù)ε成 正比，跟正對(duì)面積S正比，跟極板間的距離d成反比。 2、平行板電容器的電容公式： C=εS/4πkd (式中k為靜電力常量),三.平行板電容器的電容,,,思考與討論⑴ ：平行板電容器充電后，繼續(xù)保持電容器的兩極板與電源相連接。在這種情況下，如果增大兩極板間的距離d，那么，兩極板間的電勢差U、電容器所帶的電量Q、兩極板間的場強(qiáng)E各如何變化？,解析：平行板電容器充電后，繼續(xù)保持電容器的兩極板與電源相連接，其電勢差恒等于電源電壓，并保持不變。,⑴ C=εS/4πkd ∝ εS/d,⑶ E= U/d ∝ 1/d,⑵ Q=CU= UεS/4πkd ∝ εS/d,,,保持兩極板的Ｕ不變的實(shí)驗(yàn)探究,,,,思考與討論⑵ ： 平行板電容器充電后，切斷與電源的連接。在這種情況下，如果增大d，則U、Q、E各如何變化？,解析：平行板電容器充電后，切斷與電源的連接，電容器不存在充、放電的可能性，兩極板上的帶電量Q始終不變。,C=εS/4πkd∝εS/d U=Q/C=Q/（εS/4πkd）∝d/εS E=U/d=Q/Cd=Q/（εSd/4πkd）= πkQ/εS ∝ 1/εS,,,保持兩極板的Ｑ不變的實(shí)驗(yàn)探究,,,本題的思路是：當(dāng)d（或變化ε、S）發(fā)生變化，用 C=εS/4πkd判斷C的變化，再用C=Q/U判斷出Q（或U）的變化，最后用 E=U/d=Q/Cd判斷E的變化。 比較⑴、⑵兩類題型的解析過程，可以看到，抓住Q（或U）不變這個(gè)條件是一個(gè)關(guān)鍵。,3、平行板電容器充電后的兩類典型情況： ⑴電容器始終連接在電源上，兩極間的電壓U保持不變。 ⑵電容器充電后，切斷與電源的連接，電容器的帶電荷量Q保持不變。,,,電容器是一儲(chǔ)能元件。,紙質(zhì)電容器,陶瓷電容器,電解電容器,鉭電容器,展示各種電容器實(shí)物,四.常用電容器,,,請(qǐng)帶著這樣以下幾個(gè)問題閱讀課本第31頁常用電容器部分內(nèi)容。 ⑴常用電容器，從構(gòu)造上看，可以分為哪兩類？ ⑵常用的固定電容器有哪些？ ⑶電解電容器與其它常用電容器相比有什么顯著 特征？ ⑷電容器常見的損壞原因是什么？,常用電容器可分為固定電容器和可變電容器。,聚苯乙烯電容器和電解電容器,電解電容器的正、負(fù)極性是固定的。,加在電容器兩極板上的電壓不能超過某一限度，超過這一限度電介質(zhì)將被擊穿，電容器損壞，這個(gè)極限電壓叫擊穿電壓。,,,,,【例1】兩平行金屬板，正對(duì)放置，充電后兩極間的電勢差為2V，兩極板帶電量分別為+6×10-6C和-6×10-6C，求：(1)電容C； (2)若電勢差升高1V，電容C’和所帶電量Q’為多少?,,【解析】電容器的電容C=Q/U，但電容是由電容器的構(gòu)造決定的，跟Q、U無關(guān). (1)根據(jù)電容的定義式 C=Q/U=(6×10-6/2)F=3×10-6F (2)若電勢差升高1V，電容器的電容仍不變，而此時(shí)所帶電量 Q′=CU′=3×10-6×3C=9×10-6C,,,例2 、如圖所示，是描述對(duì)給定的電容器充電時(shí)極板上帶電量Ｑ極板間電壓Ｕ和電容Ｃ之間的關(guān)系的圖象，其中正確的是,答案：ＢＣＤ,,,一、電容器 1、定義 2、工作過程：充電與放電過程 二、電容 1、定義 2、單位 3、電容的物理意義 三、平行板電容器的電容 1、決定電容大小的幾個(gè)因素 2、平行板電容器的電容公式： 3、平行板電容器充電后的兩類典型情況： 四、常見電容器,小結(jié),,,作業(yè),１．對(duì)電容的實(shí)際應(yīng)用：靜電計(jì)及電容傳感器的原理及利用電容進(jìn)行測量的儀器進(jìn)行分析與歸納 ２．完成問題與練習(xí),,