2.4电容器 电容

课题 2.4电容器 电容 课型 新课教学 教学

目标 （一）知识与技能

　　1、知道什么是电容器及常见的电容器；

　　2、知道电场能的概念，知道电容器充电和放电时的能量转换；

　　3、理解电容器电容的概念及定义式，并能用来进行有关的计算；

　　4、知道平行板电容器的电容与哪些因素有关，有什么关系；掌握平行板电容器的决定式并能运用其讨论有关问题。

（二）过程与方法

　　结合实物观察与演示，在计算过程中理解掌握电容器的相关概念、性质。

（三）情感态度与价值观

体会电容器在实际生活中的广泛应用，培养学生探究新事物的兴趣。 重点

难点 重点：掌握电容器的概念、定义式及平行板电容器的电容。

难点：电容器的电容的计算与应用 教具

准备 电容器示教板，静电计，平行板电容器，电介质板，起电机，电池组，导线，单刀双掷开关，多媒体与课件 课时

安排 2课时 教学过程与教学内容 教学方法、教学手段与学法、学情 【创设情景】

　　　　图片展示--电视、电脑等线路板，出示各种电容器

提出课题：电容器到底是什么样的元件？它的作用、构造、原理是什么？

【新课教学】

（一） 电容器

实例探究：出示一纸质电容器并将其拆开，请学生观察。

结论：有两片锡箔（导体），中间是一层薄纸（绝缘）。

1、概念：实际上，任何两个彼此绝缘又相距很近的导体都可以看成一个电容器。

　问题讨论：

　两平行导体板夹上一层绝缘物质（空气也算）能否构成电容器？

2、充电、放电

演示：连接如图的电路

现象观察：当接a时，G偏转；当接b时，G反偏转

　　　分析：充电-- 充电电流；电能  电场能

　　　　　　放电-- 放电电流；电场能  其他形式能量

（二） 电容

　　提出问题1：既然电容器是用来储存电荷的，而不同电容器容纳电荷的本领是不同的，我们应该用一个物理量表示电容器容纳电荷的能力，这应是一个怎样的物理量呢？

　　定性分析：对一个电容器来说，其储电能力应该是一定的，我们找到的这个物理量对这个电容器来说也应该是不变的。

　　问题2：对一个结构一定的电容器，给它带上一定的电荷量Q，两极间也就有了一定的电势差U，Q与U能用来表示电容器的储存能力吗？

　　学生：（不能，原因分析）

　　进一步研究：

　　①实验表明，Q增加为原来的几倍，U也增加为原来的几倍，而两者的比值Q/U，对同一电容器是一定的（这符合我们的要求）。

　　②比值大，意味着在相同的电压情况下，能带的电荷量越大，这正能说明其储电能力强。

对电容概念的总结：

1、定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值

2、定义式：，或者 （比值定义）

3、物理意义：C是表示电容器容纳电荷本领的物理量。

4、单位：在国际单位制中单位是法拉（F），1F=1C/V

1μF=10-6F， 1рF=10-12F

常见电容器，一般是几十pF到几千μF之间

类比理解：

　　C大，意味着U=1V时，容纳的电荷量大，储电本领强

　　不同容器装水，水深都是1㎝，S大的容器容纳的水量多

问题讨论：

　　①S大，能装水的总量就一定多吗？（不一定，容器的高度h不同，V=Sh）

　　②C大，能储存的电荷量就一定多吗？（不一定，C能承受的最大电压不同）

　　（因此，C大，储电本领大，是指相对于同一电势差U而言；电容器能容纳的电荷还跟它能承受的最大电压有关。引出击穿电压、额定电压的概念。）

5、击穿电压

　　额定电压（工作电压）～电容器的外壳有标注

【例题1】一个电容器，充电后所带电荷量为Q=4×10-6C的电荷量时，它的板间电势差U=2V，由此可知，该电容器的电容是___________F。

如果再充进4×10-6C的电荷量，其电容为___________F。

如果用导线将电容器两极相连，放电后，其电容为___________F。

学生活动：（略）

小结：C取决于电容器自身结构而与是否带电无关。类比：水桶的储水能力在设计好后就确定了，与是否使用无关。

（三）研究影响平行板电容器电容大小的因素

1、提出课题：平行板电容器是最简单，也是最基本的电容器，几乎所有的电容器都是平行板电容器的变形，所以我们从研究平行板电容器入手，探究决定其电容大小的因素。

　　问题：决定平行板电容器电容的那些因素从哪儿去找？

2、定性分析

　　①电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量，因此它只与电容器自身的内部结构有关，与其它量（Q、U）应该无关，环境因素也可不予考虑

　　②研究电容器内部的结构因素：

　　③方法分析：控制变量法

　　④实验装置分析：

3、实验探究

⑴改变平行板两极板的距离s

现象：d↓ 偏角↓ U↓ C↑

d↑ 偏角↑ U↑ C↓

⑵改变平行板两极板的正对面积S

现象：S↓ 偏角↑ U↑ C↓

　　　S↑ 偏角↓ U↓ C↑

⑶两极板间插入绝缘介质（保持Q、S、d不变）

现象：插入电介质 偏角↓　　 U↓　　 C↑

4、进一步的研究（引申）

以上实验还只是定性分析，从理论角度进行定量研究，表明：

　⑴当平行板电容器两极板之间是真空时，

　⑵当板间充满同一种介质时，电容变大为真空时的倍，即

5、相对介电常数是一个与电介质性质有关的常数（无单位）。 读表1.8-1，空气的近似为1（一般性研究中，空气对C的影响可以忽略）（水指纯净水）

【例题2】平行板电容器的电容是比较少的，桌上的平行板电容器的电容，半径约0.1m，试求其电容C的大小。

　　学生活动：（2.8pF）

　　问题：若要得到2μF的电容，每个极板的面积要做多大？（试与窗户作个比较）

　　学生活动：（22.6m2，约10倍）

（四）常见的电容器介绍

1、从构造上看，可分为固定电容器和可变电容器

2、固定电容器根据材料不同，常见的有：

聚苯乙烯电容器；陶瓷电容器

电解电容器 （电容比较大，有极性），符号：

3、可变电容器

符号：

演示：动片，定片

问题：试分析变容原理？

六．课堂小结：

电容器由两片导体为极板，中间隔以电介质构成。

电容C是描述电容器容纳电荷本领的物理量。

定义式 适用于任何电容器 C与Q、U无关 决定式 只适用于平行板电容器 反映C的决定因素