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第十章：第4節
電容器的電容
高中物理必修第三冊
目錄
CONTENT
高中物理必修第三冊
電容器
電容
常見電容器
平行板電容器分析
新課引入
01.
高中物理選擇性必修第一冊
水可以用容器儲存起來，電荷是不是也可以用一個“容器”儲存起來呢？
新課引入
02.
高中物理選擇性必修第一冊
圖中的元件就是這樣的“容器” ——電容器。
電容器是電氣設備中的一種很重要的元件，在電子技術和電工技術中有很重要的應用。
新課引入
03.
高中物理選擇性必修第一冊
那么，什么是電容器？它的內部構造是怎樣的？它是怎樣“裝進”和“倒出”電荷的呢？
電容器
第一部分
電容器
01.
高中物理必修第三冊
1.定義：在兩個相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質——電介質（空氣也是一種電介質），就構成了一個最簡單的電容器，叫作平行板電容器。
3.作用：儲存電荷
金屬極板
絕緣物質(電介質)
思考：相鄰的兩個同學是否能構成電容器？
2.電路圖符號：
任何兩個彼此絕緣又相互靠近的導體都能構成電容器。
那么，如何往電容器內“裝”電荷呢？
電容器的充放電演示
02.
高中物理必修第三冊
高中物理必修第三冊
使電容器的兩個極板分別帶上等量的異種電荷，這個過程叫充電。
U
+ + + + + +
-Q
+Q
- - - - - - -
Q↑、U ↑、E ↑
穩定后不變
G
（1）兩極板帶等量異種電荷； （2）兩極板間有與電源相等的電壓；
（3）兩極板間有勻強電場； （4）兩極板間儲存有電場能。
電能
電場能
充電完成后：
電容器的充電
03.
高中物理必修第三冊
電容器的放電
04.
已經充電的電容器兩極板上的電荷的中和過程，叫放電。
+ + + + + +
Q
+Q
U
G
↓Q↓、U ↓、E ↓
穩定后均為零
其他
電場能
1.兩極板帶電量為0；
2.兩極板間電壓U=0；
3.兩極板間場強E=0；
4.兩極板間無電場能。
放電完成后：
高中物理必修第三冊
實驗設計
微元法: Q =I t
I-t圖像“面積”表示電荷量
I
-
t圖像
用傳感器演示電容器的充放電
05.
關鍵點撥
07.
高中物理必修第三冊
3.若保持與電源連接，則板間電壓 U 不變；
4.若斷開電源，則極板所帶電量 Q 不變。
2.把一個極板帶電量的絕對值叫做電容器的帶電量,用Q表示；
1.充放電時間極短，充放電完成時，靈敏電流計的指針不偏轉，
說明此時電路中沒有電流。
學以致用：照相機的閃光燈原理
08.
高中物理必修第三冊
照相機的閃光燈，在不到0.001s的短暫時間內發出強烈閃光，瞬間電流
很大，各種電池都不能承受。在實際中，常常用電容器幫助閃光實現它
的功能。拍照前用較長的時間（一般幾秒）給電容器充電，拍照時觸發
閃光燈，使電容器通過燈管瞬間
放電，發出耀眼的白光。然后電源又
給電容器充電，為下次
閃光做準備。
閃光燈的內部結構
問題與思考
09.
高中物理必修第三冊
類比法：
類比圓柱
型水杯容
器的儲水
h
h
A
B
C
1.水位每升高h，試比較A、B、C的儲水量；
2.哪個儲水本領大？
如何反映其儲水本領？
既然電容器能儲存電荷，如何反映電容器容納電荷的本領大小呢？
大膽猜想
10.
高中物理必修第三冊
容納儲存水
容納儲存電荷
電荷量 Q
水量 V
電勢差 U
水位差 h
橫截面 S
電容器
水容器
？
大膽猜想
研究發現
11.
高中物理必修第三冊
人們通過實驗研究發現：
對于同一電容器，電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢差U成正比，即比值Q/U 是一個常量；對于不同的電容器，這個比值一般不同。這個比值就表征了電容器儲存電荷的特性。
實驗電路圖
具體如何描述呢？
電 容
第二部分
電容
01.
高中物理必修第三冊
4.物理意義：描述電容器容納電荷的本領。電容越大，表明在相同電勢差情況下，電容器所帶的電荷越多。
1.定義：電容器所帶電量Q與電容器兩極板間電勢差 U 的比值，叫電容器的電容（capacitance）。用C表示;
2.定義式：
3.單位：法拉（F）
1F=1C/ V 1F=106μF=1012pF
電容C與電荷量Q成正比與電壓U成反比嗎？
在數值上等于使電容器兩極板間的電勢差增加1V所需要增加的電荷量。
擊穿電壓
02.
高中物理必修第三冊
加在電容器兩極板上的電壓不能超過某一個限度，超過這個限度，電介質將被擊穿，電容器損壞。這個極限電壓稱為擊穿電壓。
電容器外殼上標的電壓是工作電壓，或稱額定電壓，額定電壓比擊穿電壓低。
問題與思考
03.
高中物理必修第三冊
你可以動手制做一個容量較大的電容器，該怎么做？
請同學們參考課本拓展學習部分。
電容器的電容跟哪些因素有關？
接下來我們以平行板電容器為例進行探究：
控制變量法
04.
高中物理必修第三冊
有機玻璃板
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
--
改變d
改變S
改變
電介質

多媒體實驗室
說明：靜電計是在驗電器的基礎上制成的，用來測量導體間的電勢差，從指針的偏轉角度就可以知道兩個導體間的電勢差的大小。
實驗結論
05.
高中物理必修第三冊
保持電量Q不變時
平行板電容器的電容C
板間距離d；
正對面積S；
介電常數 r；
r=4
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
++
+
+
+
+
++
+
+
+
+
++
+
+
+
+
++
+
+
+
++
r=2
r=1
反比于
正比于
正比于
幾種常見介質的介電常數
06.
高中物理必修第三冊
電介質 空氣 煤油 石蠟 陶瓷 玻璃 云母 水
1.0005
2
6
6～8
4～11
2.0～2.1
81
空氣的相對介電常數與1十分接近，研究中，空氣對電容的影響一般可以忽略。
了解了關于電容器的相關知識后，你知道電容器在生活中有哪些常見類型不？
常見電容器
第三部分
固定電容器
01.
高中物理必修第三冊
1.聚苯乙烯電容器：
以聚苯乙烯薄膜為電介質，兩層鋁箔為極板。
2.電解電容器：
用鋁箔做一個極板，以鋁箔上很薄的一層氧化膜為電介質，用浸過電解液的紙做另一個極板。有“+”、“-”極之分，不能接反，不能接交流電。
＋
符號：
高中物理必修第三冊
兩極由兩組鋁片組成，固定的一組鋁片叫做定片；可以轉動的一組鋁片叫做動片。轉動動片，使兩組鋁片的正對面積發生變化，電容相應變化。
可變電容器按其使用的介質材料可分為空氣介質可變電容器和固體介質可變電容器。
可變電容器
02.
超級電容器
03.
高中物理必修第三冊
超級電容器是指介于傳統電容器和充電電池之間的一種新型儲能裝置，它既具有電容器快速充放電的特性，同時又具有電池的儲能特性。
平行板電容器動態分析
第四部分
控制電壓不變
01.
高中物理必修第三冊
d增加
C減小
Q=CU
Q減小
E=U/d
E減小
S減小
U不變
C減小
Q=CU
Q減小
E不變
E=U/d
電容器始終與電源連接，U保持不變。
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C減小
U=Q/C
U增加
E不變
C減小
U=Q/C
U增加
E增加
電容器始終與電源斷開，Q保持不變。
d增加
S減小
Q不變
控制電荷量不變
02.
課堂小結
高中物理必修第三冊
電容器
充電
在兩個相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質
電容
單位：法拉 1F=1C/V
意義：容納電荷的本領
與電源連接，U保持不變
與電源斷開，Q保持不變
放電
THANKS

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