人教版 (2019)必修 第三册第十章 静电场中的能量4 电容器的电容评优课ppt课件

这是一份人教版 (2019)必修 第三册第十章 静电场中的能量4 电容器的电容评优课ppt课件，共42页。PPT课件主要包含了新课导入，电容器，PART01，电容器及充放电演示，电容器的充电，电容器的放电，关键点拨，学以致用，问题与思考，大胆猜想等内容，欢迎下载使用。
水可以用容器储存起来，电荷是不是也可以用一个“容器”储存起来呢？
图中的元件就是这样的“容器” ——电容器。
电容器是电气设备中的一种很重要的元件，在电子技术和电工技术中有很重要的应用。
那么，什么是电容器？它的内部构造是怎样的？它是怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？
1.定义：在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质——电介质（空气也是一种电介质），就构成了一个最简单的电容器，叫作平行板电容器。
思考：相邻的两个同学是否能构成电容器？
任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都能构成电容器。
那么，如何往电容器内“装”电荷呢？
使电容器的两个极板分别带上等量的异种电荷，这个过程叫充电。
Q↑、U ↑、E ↑稳定后不变
（1）两极板带等量异种电荷； （2）两极板间有与电源相等的电压；（3）两极板间有匀强电场； （4）两极板间储存有电场能。
已经充电的电容器两极板上的电荷的中和过程，叫放电。
↓Q↓、U ↓、E ↓稳定后均为零
（1）两极板带电量为0； （2）两极板间电压U=0；（3）两极板间场强E=0； （4）两极板间无电场能。
微元法:Q =I t
I-t图像“面积”表示电荷量
用传感器观察电容器的放电过程
（3）若保持与电源连接，则板间电压 U 不变；
（4）若断开电源，则极板所带电量 Q 不变。
（2）把一个极板带电量的绝对值叫做电容器的带电量,用Q表示；
照相机的闪光灯，在不到0.001s的短暂时间内发出强烈闪光，瞬间电流很大，各种电池都不能承受。在实际中，常常用电容器帮助闪光实现它的功能。拍照前用较长的时间（一般几秒）给电容器充电，拍照时触发闪光灯，使电容器通过灯管瞬间放电，发出耀眼的白光。然后电源又给电容器充电，为下次闪光做准备。
类比法：类比圆柱型水杯容器的储水
1.水位每升高h，试比较A、B、C的储水量；
既然电容器能储存电荷，那么如何反映电容器容纳电荷的本领大小呢？
人们通过实验研究发现： 对于同一电容器，电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U成正比，即比值Q/U 是一个常量；对于不同的电容器，这个比值一般不同。这个比值就表征了电容器储存电荷的特性。
4.物理意义：描述电容器容纳电荷的本领。电容越大，表明在相同电势差情况下，电容器所带的电荷越多。
1.定义：电容器所带电量Q与电容器两极板间电势差 U 的比值，叫电容器的电容（capacitance）。用C表示;
3.单位：法拉（F） 1F=1C/ V 1F=106μF=1012pF
电容C与电荷量Q成正比与电压U成反比吗？
在数值上等于使电容器两极板间的电势差增加1V所需要增加的电荷量。
加在电容器两极板上的电压不能超过某一个限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏。这个极限电压称为击穿电压。
电容器外壳上标的电压是工作电压，或称额定电压，额定电压比击穿电压低。
你可以动手制做一个容量较大的电容器，该怎么做？
请同学们参考课本P41拓展学习部分。
电容器的电容跟哪些因素有关？
探究影响平行板电容器电容的因素
空气的相对介电常数与1十分接近，研究中，空气对电容的影响一般可以忽略。
了解了关于电容器的相关知识后，你知道电容器在生活中有哪些常见类型不？
几种常用电介质的相对介电常数
（1）聚苯乙烯电容器：
以聚苯乙烯薄膜为电介质，两层铝箔为极板。
用铝箔做一个极板，以铝箔上很薄的一层氧化膜为电介质，用浸过电解液的纸做另一个极板。有“+”、“-”极之分，不能接反，不能接交流电。
两极由两组铝片组成，固定的一组铝片叫做定片；可以转动的一组铝片叫做动片。转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容相应变化。
可变电容器按其使用的介质材料可分为空气介质可变电容器和固体介质可变电容器。
超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。
平行板电容器的动态分析
电容器始终与电源连接，U保持不变。
电容器始终与电源断开，Q保持不变。
【练习1】（2021·广东广雅中学高二期中）计算机键盘每个键下面都连有一块小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一块固定的小金属片，这组金属片组成一个可变电容器。当连接电源不断电，按下某个键时，与之相连的电子线路就给出该键相应的信号，当按下该键时，电容器的（　　）A．极板间的电压变大B．电容变小C．极板的电量变大D．极板间的场强变小
【练习2】据报道，我国每年心源性猝死案例高达55万，而心脏骤停最有效的抢救方式是尽早通过AED自动除颤机给予及时治疗。某型号AED模拟治疗仪器的电容器电容是15μF，充电至9kV电压，如果电容器在2ms时间内完成放电，则下列说法正确的是（       ）A．电容器放电过程的平均电流强度为67.5AB．电容器的击穿电压为9kVC．电容器充电后的电量为135CD．电容器充满电的电容是15μF，当放电完成后，电容为0
【练习3】（2021·广东·高一期末）如图所示，某同学在用传感器观察电容器放电过程中发现，开始放电前电容器两级板间的电势差为8.0V，当电容器带的电荷量减少 C时，两级板间的电势差减小为6.0V，则实验所使用的电容器的电容是多少（　　）A． B．C． D．实验前后电容发生变化，无法确定
【练习4】为厉行低碳环保，很多城市用超级电容车替换城市公交。某款公交车在车底部安装超级电容器（如图），其标称为“2.7V 3000F”。车辆进站后，车顶充电设备迅速搭到充电桩上完成快充。若该款质量为2000kg、额定功率为60kW的超级电容在平直的水平路面上行驶时，最大行驶速度为90km/h，在不载客的情况下，下列说法正确的是（　　）A．超级电容车以最大速度行驶时牵引力大小为B．超级电容器充电时电源的正极应接超级电容器的负极C．超级电容器在2.7V电压下才能正常工作D．超级电容器的电容随电压的增大而增大
【练习5】如图，由两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器，极板N与静电计相接，极板M和静电计的外壳都接地。用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差U。在整个实验过程中，保持电容器所带电量Q不变，下面哪些操作将使静电计指针张角变小（　　）A．将N板向下平移B．将M板沿水平向左方向远离N板C．在M、N之间插入介质D．将M板向上移动的同时远离N板
【练习6】电容器是一种重要的电学元件，它能够储存电荷。电容器储存电荷的特性用电容表征。如图所示，在研究电容器充、放电的实验中，使开关S掷向1端，电源E对电容器C充电。下列图像中，能正确反映电容器充电过程中电流与时间、电荷量与电压关系的是（　　） A． B． C． D．
【练习7】在生产纺织品、纸张等绝缘材料过程中，为了实时监控材料的厚度，生产流水线上设置如图所示的传感器，其中甲、乙为平行板电容器的上、下两个固定极板，分别接在恒压直流电源的两极上。当通过极板间的材料厚度减小时，下列说法正确的是（　　）A．有负电荷从a向b流过灵敏电流计GB．甲、乙两板间材料内的电场强度为零C．乙板上的电荷量变小D．甲、乙平行板构成的电容器的电容增大
【练习8】（多选）如图，在干燥的冬天，手接触房间的金属门锁时，会有一种被电击的感觉，带负电的手在缓慢靠近门锁还未被电击的过程中，门锁（　　）A．近手端感应出正电荷 B．电势比手的电势低C．与手之间场强逐渐增大D．与手之间场强保持不变