《静电平衡、电容器带电粒子在电场中的运动讲解及习题》.docVIP

专题：静电平衡 4、静电平衡状态下导体的特点： 　　　 ⑴内部场强处处为零（不为0则自由电子将继续移动直至合场强为0） ⑵导体中没有自由电荷定向移动 ⑶净电荷分布在导体表面　实验证明： 法拉第圆筒实验 ⑷导体表面附近电场线与表面垂直 　理论证明：中性导体带电后，由于同种电荷相互排斥，净电荷只能分布在表面 反证法：若内部有自由电荷，则内部场强不为0，导体就不是处于静电平衡状态 +－ + － － ＋ ＋ ＋ － +＿ + ＿ ＿ ＿ ＋ ＋ ＋ 　 二、静电屏蔽 空腔导体的特点： + + 　　　净电荷只分布在外表面，内表面不带电，空腔内没有电场 +静电屏蔽 + +外部电场对内部仪器没有影响 若将源电荷置于空腔内，则外对内没有影响，但内对外有影响 + 实验演示：将收音机置于金属网罩内则声音大小减小 若将球壳接地，则内外各不影响 电容器与电容 1 1、电容： （1）定义：电容器所带的电荷量（是指一个极板所带电荷量的绝对值）与电容器两极板间电压的比值. （2）公式：C＝Q/U. 单位：法拉，1F= （3）物理意义：电容反映电容器容纳电荷的本领的物理量，和电容器是否带电无关. （4）制约因素：电容器的电容与Q、U的大小无关，是由电容器本身情况决定，对一个确定的电容器，它的电容是一定的，与电容器是否带电及带电多少无关。 注意：由知，对确定的电容器，Q与U成正比，比值不变；对不同的电容器，U相同时，Q越大，则C越大，因此说C是反映电容器容纳电荷本领的物理量。 2、平等板电容器 （1）决定因素：C与极板正对面积、介质的介电常数成正比，与极板间距离成反比。 （2）公式：，式中k为静电力常量。 （3）的比较 1）公式是电容的定义式，对任何电容器都适用。对一个确定的电容器其电容已确定，不会随其带电量的改变而改变，电容大小由电容器本身的因素决定，是用来表示电容器容纳电荷本领的物理量。 2）公式是平行板电容器电容的决定式，只对平行板电容器适用。电容C随ε、S、d等因素的变化而变化。 问题1：电容概念的理解问题： 对一电容充电时电容器的电容C、带电量Q、电压U之间的图象如图所示，其中正确的是（ ） 答案：CD 变式1： 如图所示为一只“极距变化型电容式传感器”的部分构件示意图。当动极板和定极板之间的距离d变化时，电容C便发生变化，通过测量电容C的变化就可知道两极板之间距离d的变化情况。在下列图中能正确反映C与d之间变化规律的图像是 答案：A 变式2： 对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是（ ） A. 将两极板的间距加大，电容将增大 B. 将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小 C. 在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大 D. 在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板，电容将增大 答案：BCD 问题2：平行板电容器的动态分析问题： 水平放置的两块正对平行金属板构成一个平行板电容器，该金属板电容器的两极分别与一电池的正负极和开关相连，在电容器的两块水平金属板之间有一带正电的质点，如图所示。当开关闭合后，质点可悬浮处于静止状态。下列说法中正确的是 A. 保持开关闭合，若将电容器的两块水平金属板之间距离增大，则电容变大，质点向上运动 B. 保持开关闭合，若将电容器的两块水平金属板之间距离减小，则电容变大，质点向上运动 C. 断开开关，若将电容器的两块水平金属板错开一部分，则电容变大，质点向上运动 D. 断开开关，若将电容器的两块水平金属板错开一部分，则电容变小，质点向上运动 答案：BD 变式3： 如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地. 一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态. 现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离 （ ） A. 带电油滴将沿竖直方向向上运动 B. P点的电势将降低 C. 带电油滴的电势能将减小 D. 若电容器的电容减小，则极板带电量将增大 答案：B 变式4： 如图所示，D是一只二极管，AB是平行板电容器，在电容器两极板间有一带电微粒P处于静止状态，当两极板A和B间的距离增大一些的瞬间（两极板仍平行），带电微粒P的运动情况是（ ） A. 向下运动 B. 向上运动 C. 仍静止不动 D. 不能确定 答案：C 小结：平行板电容器动态分析的方法： （1）认清分析的前提是Q与U中的哪个量恒定不变，一是电容器两板间的电势差U保持不变（与电源连接）；二是电容器所带的电荷量Q保持不变（与电源断开）。 （2）用决定式判断电容C的变化趋势。 （3）由定义式判断Q与U中会发生变化的那个量的变化趋势。 （4）由（常用于U不变时）或E∝（常用于Q不变时）分析场强的变化。（因为，