高中物理 《電容器 電容》教案2 魯科版選修3-1（通用）

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1、第二章第四節(jié) 電容器 電容 【教學(xué)目的】 1、解電容器的構(gòu)造、種類（以及*電路圖符號(hào)） 2、理解電容器在電路中的基本工作——充電和放電；了解電容器在技術(shù)上應(yīng)用的實(shí)例。 3、知道電容的物理意義，了解影響電容的因素，了解影響平行板電容器電容的大小的因素，了解電容器的工作電壓和擊穿電壓的意義。 【教學(xué)重點(diǎn)】 了解電容器的構(gòu)造、理解電容器在電路中的充電和放電、掌握電容的概念 【教學(xué)難點(diǎn)】 掌握電容的概念 【教學(xué)媒體】 1、 實(shí)驗(yàn)器材：各種電容器若干；拆好的紙制電容器（分組）；電容器展示板 2、 課件：電容器充放電過(guò)程的FLASH 【教學(xué)安排】 【新課導(dǎo)入】 直接導(dǎo)入：電容

2、器是電氣設(shè)備中的一種很重要的元件，在電子技術(shù)和電工技術(shù)中有很重要的應(yīng)用，例如在洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、電視機(jī)中都有電容器。今天我們就來(lái)一起認(rèn)識(shí)電容器。 【新課內(nèi)容】 1. 認(rèn)識(shí)電容器： （1） 外形和構(gòu)造——展示各種電容器，體會(huì)電容器的大小、外形有巨大的差別。 請(qǐng)同學(xué)們拿出拆好的紙質(zhì)電容，觀察它的內(nèi)部構(gòu)造并說(shuō)出看到的情況。 ——電容器有兩片錫箔（導(dǎo)體），中間用紙（絕緣體）隔開，每片錫箔引出一個(gè)電極。 實(shí)際上，任何兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體都可以看成一個(gè)電容器。 板書：1、電容器：任何兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體都可以看成一個(gè)電容器。 ①主要構(gòu)造：兩個(gè)金屬極板各引出一條導(dǎo)線，中間夾有絕

3、緣介質(zhì)。 （2）種類：邊板書邊介紹：2、按絕緣介質(zhì)分，有：云母電容器、陶瓷電容器、紙質(zhì)電容器、電解電容器（用鋁箔做陰極，氧化膜做絕緣介質(zhì)，浸過(guò)電液的紙做陽(yáng)極——分陰陽(yáng)，所以只能單向?qū)щ姡话磧蓸O板間距離或兩極板間的正對(duì)面積是否可調(diào)，可分為：固定電容器、可變電容器、半可變電容器；它們的符號(hào)如右圖所示 （2） 電容器的工作方式：FLASH演示：當(dāng)原本不帶電的電容器的兩個(gè)極板與電源的正負(fù)極相連時(shí)，電路中有短暫電流通過(guò)，從而使兩板帶上等量的異種電荷，此時(shí)，在兩極板間建立了電場(chǎng)，電荷越多，電場(chǎng)越強(qiáng)，電勢(shì)差越大。等到合場(chǎng)強(qiáng)為零，電路中就沒(méi)有電流了。 板書：3、使電容器兩極板帶上等量異種電量的過(guò)程叫做

4、充電。一個(gè)極板所帶電量的絕對(duì)值叫做電容器所帶的電量，用Q表示。 電容器充電的過(guò)程，就是兩極板帶上電荷的過(guò)程，也就是極板間建立電場(chǎng)，產(chǎn)生電勢(shì)差，儲(chǔ)存電場(chǎng)能的過(guò)程。 反之，用導(dǎo)線將原本帶電的電容器兩極板連接起來(lái)時(shí)，由于電路中有電勢(shì)差，有放電電流通過(guò)，兩極板上的電量中和，兩極板間的電場(chǎng)、電勢(shì)差消失，這個(gè)過(guò)程叫做放電。 板書：放電：兩極板上的電量中和的過(guò)程。 電容器在電路中的工作就是這樣，通過(guò)一定的方式使電容器充電后再放電，利用這一規(guī)律來(lái)達(dá)成電路的控制。好比一個(gè)水杯的作用就是先用來(lái)盛水，然后再在某些條件下把水倒出。 閱讀書P41/電容器的應(yīng)用。 2. 了解電容： 水杯盛水的能力有所不同

5、，而電容器容納電荷的本領(lǐng)也有所不同，我們把這叫做電容器的電容。 板書：4、電容 ①意義——用來(lái)描述電容器容納電量的本領(lǐng) 我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，同一個(gè)電容器所帶電量Q越大，其兩極板間的電壓U也越大，但電量與電壓的比值Q/U不變，而不同電容器的這一比值不同。好比一個(gè)直形水容器，同一個(gè)容器的盛水高度越高，水量就越大，但水量/水高=定值；但不同水容器的比值不一樣。這說(shuō)明Q/U這一比值能代表電容器自身的性質(zhì)。我們就用該比值來(lái)表示電容器的電容值。 板書： ②定義——電容=電量/電壓 ③符號(hào)：C ④公式——C=Q/U ⑤單位：法拉（簡(jiǎn)稱：法）用F表示，1F=1C/V ⑥電容是標(biāo)量。 幾

6、點(diǎn)注意：1、電容器是一種元件，而電容則是一個(gè)物理量，用來(lái)表示電容器的性質(zhì) 2、電容器容納電荷的本領(lǐng)相當(dāng)于直筒形容器容納水的本領(lǐng)。但電容是相當(dāng)于直筒形容器的底面積，底面積越大，水位每上升1個(gè)單位高度，水量就增加的越多，而對(duì)應(yīng)的電容越大，就是兩極板間電壓每升高1V，兩板就會(huì)多容納更多的電量。這里的“容納”并不是指容器可盛的最大水量或電容器可帶的最大電量。 3、直筒形容器可帶的最大水量出來(lái)底面積外還要取決于它的高度，而電容器的最大電量除了電容外還要取決于它可能達(dá)到的最大電勢(shì)差。這個(gè)電勢(shì)差叫做擊穿電壓。當(dāng)兩板間的電壓超過(guò)擊穿電壓時(shí)，板間的絕緣題會(huì)被強(qiáng)大的場(chǎng)強(qiáng)擊穿變成導(dǎo)體而放電。所以電容器可帶的最大

7、電量Qm=C·Um。在電容器的外殼上寫著額定電壓等參數(shù)，額定電壓就是電容器安全工作時(shí)的電壓上限。 板書：5、電容器兩板間所加工作電壓不能超過(guò)擊穿電壓（額定電壓）。 例1：書P40/C=1.5μF，U=90V，求Q=？（解略） 強(qiáng)調(diào) ①F是一個(gè)很大的單位，通常電容的單位用μF或Pf。收音機(jī)里常用的電容從幾個(gè)皮法到幾十個(gè)微法。 ②若該電容接在180V的電壓上（未超過(guò)擊穿電壓），則Q/=2Q；但電容C不變。說(shuō)明電容雖由電壓和電量計(jì)算，但電壓和電量的比值不變。 鞏固：書P42/1、2、3 3. 平行板電容器： 電容的值不由電壓和電量決定，那到底取決于什么因素呢？由于電容器的種類很多，這

8、里我們也選取最簡(jiǎn)單的電容器——平行板電容器來(lái)分析。 板書：6、平行板電容器：由兩個(gè)互相平行且彼此絕緣的金屬板構(gòu)成。 猜想：如何讓平行板電容器在電壓不變的情況下帶上更多的電量？ 學(xué)生闡述，教師歸納總結(jié)并闡述其原理——方法1、增大兩板面積；方法2、減小兩板距離；方法3、在兩板間插入金屬板（相當(dāng)于減小兩板間距）或者在兩板間插入介質(zhì)板。 板書： 平行板電容器的電容取決于兩板間的正對(duì)面積（C∝S）、兩板間距（C∝1/d）和兩板間的介質(zhì)（有介質(zhì)比無(wú)介質(zhì)電容大）。 所以可變電容就是在改變電容器的正對(duì)面積。而柱極體話筒是利用電容器兩板間的距離變化來(lái)該變電容器，水位測(cè)量?jī)x則是利用電容器兩板間的介質(zhì)變

9、化來(lái)改變電容，這些方式能將力學(xué)量——如：位移轉(zhuǎn)化成電學(xué)量來(lái)測(cè)量。 4. 靜電計(jì) 展示靜電計(jì)，讓學(xué)生觀察。要求看出它與驗(yàn)電器的差別，。 我們把驗(yàn)電器的金屬球和外殼同時(shí)與電容器的兩端連接起來(lái)，這時(shí)驗(yàn)電器就成了靜電計(jì)。靜電計(jì)是測(cè)什么的呢？ 演示：拉開帶電的平行板電容器的兩極板，發(fā)現(xiàn)靜電計(jì)的箔片張角增大。錯(cuò)開兩極板，減小其正對(duì)面積，發(fā)現(xiàn)箔片張角也增大，插入介質(zhì)，發(fā)現(xiàn)張角減小。 結(jié)論：電容增大時(shí)，張角減??；電容減小時(shí)，張角變大。猜想：是否張角與電容大小成反比？ 進(jìn)一步演示：將電容器保持與電源相連，同樣做上述改變，發(fā)現(xiàn)，電容改變時(shí)，靜電計(jì)張角都不變。 結(jié)論：前者電量不變，當(dāng)電容增大時(shí)，電壓與電容成反比例變化；后者電壓不變，當(dāng)電容增大時(shí)，電量也隨之增大。可見，靜電計(jì)測(cè)量的是電壓。 課后思考：靜電計(jì)與電壓表在測(cè)量上有何不同？ 5、總結(jié)本課內(nèi)容。 【課后作業(yè)】 教材全練P23-24 【課后反思】