人教版（）高中物理必修三10.4《电容器的电容》学案.docVIP

专注：心无旁骛，万事可破

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专注：心无旁骛，万事可破

10.4电容器的电容

学习目标：

（1）知道电容器和平行板电容器的概念，掌握电容器的充、放电现象

（2）理解电容的定义、公式、单位、物理意义

（3）了解平行板电容器电容公式。及影响平行板电容器大小的因素

（4）会分析平行板电容器的动态变化（难点：电势变化）

1.新课导入

容器，是用来盛装物质的。电容器，则是用来装“电荷”的。那么电容器的内部构造是怎样的呢？才能把电荷装进并倒出？

2.电容器

定义：由两个相互靠近又彼此绝缘的导体组成。

平行板电容器：任意两个相互靠近的平行金属板，在其中间夹入一层绝缘物质，就构成了一个最简单的电容器，平行板电容器。

电容器的充放电现象

充电：把开关S接1，电容器两极所带电荷量逐渐增大，电流表示数减小，电压表示数增大，当电流表示数为0，电压表示数不变时，电容器充电结束。

电容器上极板充正电荷（上极板自由电子通过导线流向电源正极），电流方向为M到N；下极板充负电荷（电源负电荷通过导线流向电容器下极板），电流方向为P到Q。

充电结束后，电容器相当于断路。

放电：把开关S接2，电流表示数减小，电压表示数减小，当电流表示数为0，电压表示数为0时放电结束。

3.电容

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之比

定义式：。C的大小与Q、U均无关。Q为单个极板所携带的电荷量的绝对值

单位：国际单位制中，单位是法拉(F)，另外还有微法(μF)和皮法(pF)，1F＝106μF＝1012pF

物理意义：表征电容器储存电荷本领的特性。

将电容器类比成水杯，则电容器的电容可类比成水杯的容积。

一个装满水的容积为1L的水杯，和一个没有水的容积为2L的水杯比较。装水本领依然是2L的水杯大。

因此，绝对不能把电容理解成储存电荷多少的物理量。

电容器的额定电压和击穿电压

额定电压：电容器能够长期正常工作时的电压。

击穿电压：绝缘介质被击穿时，加在电容器两极板上的极限电压。若电压超过这一限度，则电容器就会损坏。

4.平行板电容器决定式

对于平行板电容器，其电容的决定式：，式中，为电介质的相对介电常数，k为静电力常量，S为两极板正对面积，d为两极板间距离。

5.平行板电容器的动态分析

平行板电容器的d、S或者发生变化时，电容C会变化。进而Q、U、E、?随之变化。具体分析方法如下：

分析方法中的①：因U变化，d也可能是变化的，所以不能根据直接判断场强E的变化。变化后的，则

因Q不变，则有

动态分析：电势变化

如图，在电容器断开电源状态下，Q不变，改变两极板间距，E不变。

若负极板B接地（?B=0），则两板间电势处处为正。

移动正极板A，P点与零电势点距离（d）不变，由U=Ed知，P点电势不变。

B板上移，P点与零电势点距离（d）减小，P点电势减小，同理B板下移，P点电势增大。

如图，在电容器断开电源状态下，Q不变，改变两极板间距，E不变。

若正极板A接地（?A=0），则两板间电势处处为负

移动负极板B，P点与零电势点距离（d）不变，由U=-Ed知，P点电势不变。

A板下移，P点与零电势点距离（d）减小，P点电势增大（因均为负值）。同理A板上移，P点电势减小。

如图，在电容器连接电源状态下，U不变。

若负极板B接地（?B=0），则两板间电势处处为正。P点电势?P=Ed。

正极板A上移，E减小，P点与负极板距离（d）不变，由?P=Ed知，P点电势减小。

正极板A下移，E增大，P点与负极板距离（d）不变，由?P=Ed知，P点电势增大。

如图，在电容器连接电源状态下，U不变。

若负极板B接地（?B=0），则两板间电势处处为正。P点电势?P=U-U2。

负极板B上移，E增大，P点与正极板距离（d）不变，由U2=Ed知U2增大，P点电势减小。

负极板B下移，E减小，P点与正极板距离（d）不变，由U2=Ed知U2减小，P点电势增大。

电容器内部电势如何变化，基于电场强度如何变化以及零电势位置。当电容器连接电源时，分析过程中应先找不变量，再找变量。

思考:试着分析电容器连接电源，正极板接地时的电势变化？

6、课堂小结

7.随堂练习

1．（电容器的电容）对电容器认识正确的是（）

A．电容器的电容与它所带的电荷量成正比

B．电容器的电容与它两极板间的电压成正比

C．在相同电压作用下，带电荷量多的电容器的电容比较大

D．电容的常用单位有μF和pF，1μF=103pF

1【答案】C

【详解】电容是表示电容器储存电荷本领大小的物理量，电容的大小是由电容器本身结构决定的