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(chǎng) 情景探究一 攝影時(shí)如光線(xiàn)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(chēng)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(jiǎn)單的電容器 叫做平行板電容器 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) 充電 使電容器帶電的過(guò)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(chǎng)存在 電容器從電源獲得電能儲(chǔ)存在電場(chǎng)中 因此充電的過(guò)程是電容器儲(chǔ)存電能的過(guò)程 充電 使電容器帶電的過(guò)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(chǎng)存在 電容器從電源獲得電能儲(chǔ)存在電場(chǎng)中 因此充電的過(guò)程是電容器儲(chǔ)存電能的過(guò)程 放電 使電容器兩極板上的電荷中和的過(guò)程 是電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他能的過(guò)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(shì)差 這個(gè)電勢(shì)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(shì)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(shì)差U的比值 叫做電容器的電容 用C來(lái)表示 2 電容器的電容在數(shù)值上等于兩極板間的電勢(shì)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(lèi)比成什么呢 電容器類(lèi)比為容器 水杯 思考與討論 1 水杯存水的本領(lǐng)由什么來(lái)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(wú)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(wú)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(guó)際單位制中電容的單位是法拉 F 常用單位還有微法 F 和皮法 pF 1F 106 F 1012pF 最簡(jiǎn)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(lèi) 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) 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 S 4 kd 式中k為靜電力常量 三 平行板電容器的電容 思考與討論 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(shì)差U 電容器所帶的電量Q 兩極板間的場(chǎng)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(shì)差恒等于電源電壓 并保持不變 C S 4 kd S d E U d 1 d Q CU U S 4 kd S d 保持兩極板的 不變的實(shí)驗(yàn)探究 思考與討論 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 S 4 kd S dU Q C Q S 4 kd d SE U d Q Cd Q Sd 4 kd kQ S 1 S 保持兩極板的 不變的實(shí)驗(yàn)探究 本題的思路是 當(dāng)d 或變化 S 發(fā)生變化 用C S 4 kd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 兩類(lèi)題型的解析過(guò)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(lèi)典型情況 電容器始終連接在電源上 兩極間的電壓U保持不變 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(wèn)題閱讀課本第31頁(yè)常用電容器部分內(nèi)容 常用電容器 從構(gòu)造上看 可以分為哪兩類(lèi) 常用的固定電容器有哪些 電解電容器與其它常用電容器相比有什么顯著特征 電容器常見(jiàn)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(guò)某一限度 超過(guò)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(shì)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(shì)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(wú)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(shì)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 極板間電壓 和電容 之間的關(guān)系的圖象 其中正確的是 答案 一 電容器1 定義2 工作過(guò)程 充電與放電過(guò)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(lèi)典型情況 四 常見(jiàn)電容器 小結(jié) 作業(yè) 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(cè)量的儀器進(jìn)行分析與歸納 完成問(wèn)題與練習(xí)