一个极板间为真空的平行扳电容器2扳间的电场强度只与极板所带的电荷量和极板面积有关,与2极板距离无关_百度作业帮
一个极板间为真空的平行扳电容器2扳间的电场强度只与极板所带的电荷量和极板面积有关,与2极板距离无关
一个极板间为真空的平行扳电容器2扳间的电场强度只与极板所带的电荷量和极板面积有关,与2极板距离无关
1, 导体和电介质的静电特性;
2,导体和电介质内外的电场分布图像;
3,静电场的能量.
1,按导电能力划分,大致可将物体分为两类:
导体:导电能力极强的物体
绝缘体或电介质:导电能力极弱或者不导电的物体
2,金属导体的电结构特点:具有大量的自由电子.当导体不带电,也不受外电场的作用时,导体内的大量自由电子和晶体格点阵的正电荷相互中和,导体呈电中性状态.
§9-1 静电场中的导体(Conductors in Electrostatic Field)
静电感应现象:在导体内部存在电场时,自由电子受电场力作用作定向运动,从而引起导体内部正负电荷的的重新分布,结果使导体一端带正电荷,一端带负电荷.这就是静电感应,分布在导体上的电荷便是感应电荷.
1.导体的静电平衡状态 (electrostaticequilibrium):
指导体内部和表面都没有电荷作宏观的定向运动的状态.
(E :感应电荷q 产生的电场)
2. 静电平衡条件(electrostatic equilibrium condition) :
导体内部电场强度处处为零
这也是静电平衡问题的出发点
3,导体静电平衡时的特点
电势特点:导体是等势体;导体表面是等势面.
电荷分布特点:电荷只分布在导体表面上,导体表面附近的场强 与该表面的电荷面密度成正比,方向垂直于表面:
对孤立导体,表面各处的面电荷密度和该处表面的曲率有关.一般而言,曲率大处,面电荷密度大.
这一结论对孤立导体和处于外电场中的任意导体均适用
§9-2 空腔导体内外的静电场
导体空腔内无带电体
不论导体空腔是自身带电还是处在外电场中,在静电平衡条件下,腔的内表面上处处没有电荷,电荷只能分布在腔的外表面上,腔内空间各点的电场强度处处为零.
空腔导体外面的空间总有电场存在,电场分布由腔外表面的电荷分布和其它带电体的分布共同决定.
总之,对导体空腔内无带电体
当导体处在外电场中时,空腔导体外的带电体,只会影响空腔导体外表面上的电荷分布,并改变空腔导体外的电场分布.
这些电荷重新分布的结果,最终是使导体内部及空腔内部的场强为零.
导体空腔内有带电体
导体空腔内的空间有带电体时,设电量为q,在静电平衡条件下,腔的内,外表面上分别出现电荷量为-q和q的感应电荷.若导体空腔原来带电量为q0,则腔外表面上的带电量为q0+q.腔内空间场强值由腔内带电体和腔内表面上的电荷分布决定,与腔外表面及腔外其它带电体的电荷分布无关.
腔外空间的电场由腔内带电体和外加电场在外表面产生的感应电荷共同确定.
§9-2 空腔导体内外的静电场
导体空腔内的电场
导体空腔内的空间无带电体时,不论腔外是否有带电体(附加电场),在静电平衡条件下,腔的内表面上处处没有电荷,电荷只能分布在腔的外表面上,腔内空间各点的电场强度处处为零.
导体空腔内的空间有带电体时,设电量为q,在静电平衡条件下,腔的内,外表面上分别出现电荷量为-q和q的感应电荷.若导体空腔原来带电量为q0,则腔外表面上的带电量为q0+q.腔内空间场强值由腔内带电体的电荷量,位置和腔内表面的形状决定.
导体空腔外的电场
当腔外无附加电场时,腔内带电体将在腔外表面感应出与带电体等量同号电荷,这些感应电荷在腔外空间激发电场.
当腔外有附加电场时,(1)腔内无电荷,受附加电场影响,腔外表面产生感应电荷,腔外附加电场会重新分布.(2)腔内有电荷,腔外表面上的电荷由腔内带电体和腔外附加电场产生的两种感应电荷共同确定,它们共同在腔外空间激发电场.
总之,只要有附加电场存在,无论腔内有无带电体,腔外表面上的感应电荷都会影响该附加电场的分布.
静电屏蔽(Electrostatic Shielding)
在静电平衡条件下:
空腔导体外面的带电体不会影响空腔内部的电场分布,即空腔导体可保护腔内空间的电场不受腔外带电体的影响;
接地空腔导体,空腔内的带电体对腔外的物体不会产生影响.即接地空腔导体可保护腔外空间的电场不受腔内带电体的影响,
以上两种现象称为静电屏蔽.
静电屏蔽的讨论
静电屏蔽的物理实质使导体在电场作用下,导体中的自由电子重新分布,使导体上出现感应电荷,而感应电荷产生的场与其他源电荷产生的场在一特定区域内合场强为零,从而使处在该区域内的物体不受电场作用.
导体的静电屏蔽作用是自然界存在两类电荷与导体中存在大量自由电子的结果.
从静电屏蔽的最后结果看,因为导体内部场强为零,电场线都终止在导体表面上,犹如电场线不能穿透金属导体,但这里的电场线代表所有电荷共同产生的电场.
§9-3 电容器(capacitor)的电容(capacity)
孤立导体的电容
孤立导体的电容定义为:导体带电量与导体电势的比:
物理意义:使导体升高单位电势所需的电荷量.
1,电容是导体的客观性质,电容反映了该导体在给定电势的条件下储存电量能力的大小,C 越大,说明在相同的电势下储存的电量越多.
2,电容仅由导体的形状,大小和周围电介质决定,与导体是否带电及带电多少无关.
国际单位:法拉(F=C/V) 1F=106 F=1012pF
电容的单位
国际单位:F法拉(1F=1C/V)
F是一个很大的单位,电容为1F的孤立导体球的半径约为9×109m.地球的半径为6.4 × 106m,把地球看作是球形导体时,电容为:
通常取微法( F ),皮法(pF)作为电容的单位
1F=106 F=1012pF
非孤立导体的电容
此时带电导体的电势不仅与自己所带的电荷有关,且与周围导体的形状,位置及其带电状况带电体都有关系.即非孤立导体的电势与其电荷量不成正比.
采用静电屏蔽的原理来消除其他导体的影响
(参见P95例题9-2)球A在球B的影响下电势发生了变化,但两球的电势差恒保持不变
即导体A,B之间的电势差仅与导体A的电量成正比,与导体B周围的其他带电体或导体无关.
电容器的电容
导体A和导体B之间的电势差仅与导体A的电量成正比,与导体B周围的其他带电体或导体无关,将这种由导体A和导体B构成的一对导体系称为电容器.两个导体分别称为极板,两极板上分别带等量异号的电荷.
电容器的电容定义为:
C取决于两极板的大小,形状,相对位置和极板间电介质的电容率.
电容的大小反映了当电容器两极板间存在一定电势差时,极板上贮存电量的多少.
常见的真空电容器:平行板电容器,球形电容器,圆柱形电容器.
1,平行板电容器
由两块平行放置的金属板组成,极板面积S足够大,板间距离d足够小,即:
忽略边缘效应后,两板间的场强,电势差分别为:
故平行板电容器的电容为:
2,球形电容器
由两个同心金属球壳组成.在两球壳之间,具有球心对称的电场分布,其中P点的场强为
两球壳间的电势差为:
球形电容器的电容为:
3,圆柱形电容器
由两个同轴金属圆柱筒组成.在两圆柱面之间电场具有轴对称性,其中P点的场强为
两圆柱面之间的电势差为:
圆柱形电容器的电容为:
计算电容的步骤
电介质电容器
电容器的电容还和两极板间所充的电介质有关.实验证明,充有电介质的电容器可增大好多倍.
设真空电容为C0,充满电介质时的电容为C.对孤立导体
例如对平行板电容器
成品电容器的指标:例如
电容器的串并联
串联:各电容器极板上的电量的绝对值都相等
并联:各电容器两极板间的电压都相等
§9- 4 电介质(dielectric)及其极化(polarization)
电介质 ——绝缘介质
1.电介质内没有可以自由移动的电荷,在电场作用下,电介质中的电荷只能在原子范围内移动.
2.分子电矩Pm
等效电偶极子(模型) 在一级近似下,可以把原子或分子看作一个电偶极子,即原子或分子的正负电"中心"相对错开.并用电偶极矩(电矩)描写原子或分子的电效应,称为分子电矩 : pm = qmLm一平行板电容器带电量为Q，两极板的正对面积为S，间距为d，极板间充满介电常数为ε的电介质，则极板间的场强为（　　）A．B．2C．2εSQD．4πkd2εSQ【考点】．【专题】电场力与电势的性质专题．【分析】通过电容器的决定式表示出电容，由电容器的定义式求的电容器两端的电压，由U=Ed求的电场强度【解答】解：由平行板电容器的决定式可得：平行板间的电容为C=由平行板电容器的定义式可得：平行板电容器间的电压为两板间的场强为运强电场：E=联立解得故选：A【点评】了解电容器的构造及原理，会用电容的决定式和定义式联合求解声明：本试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布。答题：蒙山老师　难度：0.80真题：1组卷：1
解析质量好中差在探究平行板电容器电容量的实验中，对一个电容量为C、正对面积为S、两极板之间距离为d的电容器，充电Q后，（　　）A．若带电量再增加△Q，其它条件不变，则电容器两极板之间的电压_百度作业帮
在探究平行板电容器电容量的实验中，对一个电容量为C、正对面积为S、两极板之间距离为d的电容器，充电Q后，（　　）A．若带电量再增加△Q，其它条件不变，则电容器两极板之间的电压
在探究平行板电容器电容量的实验中，对一个电容量为C、正对面积为S、两极板之间距离为d的电容器，充电Q后，（　　）A．若带电量再增加△Q，其它条件不变，则电容器两极板之间的电压一定增加B．若带电量再增加△Q，其它条件不变，则电容器两极板之间的电场强度可能不变C．保持带电量Q不变，若电容器两极板之间的距离增大到2d，其它条件不变，则电场强度增加到原来的2倍D．保持带电量Q不变，若电容器正对面积减小到原来的，其它条件不变，则电场强度增加到原来的4倍
A、根据电容的定义式得，．故A正确．B、若带电量再增加△Q，根据电容的定义式得，电容器两端的电势差增加，则电场强度增加．故B错误．C、根据、C=，E=得，电场强度E=．两极板的距离增大到2d，电场强度不变．正对面积减小到原来的，则电场强度增大到原来2倍．故C、D错误．故选：A．
本题考点：
电容器的动态分析．
问题解析：
根据电容的定义式分析电量增加时，求出电压的增加量．根据电势差的变化确定电场强度的变化．根据电容的决定式和定义式，结合E=，抓住电荷量不变，推导出电场强度的表达式，从而确定电场强度的变化．知识点梳理
对的有关物理量Q、E、U、C进行讨论时，关键在于弄清哪些是变量，哪些是不变量，在变量中哪些是自变量，哪些是因变量，只有过程清晰，结果才会明朗准确。我们可根据不变量，把这类问题分为两种情况来分析：一. 充电后断开电源电容器充电后断开电源，则电容器所带电量Q保持不变，当极板距离d，正对面积S变化时，有对于变化，我们还可以认为一定量的电荷对应着一定数目的电场线，若电量不变，则电场线数目不变，当两板间距离变化时，场强不变；当两板正对面积变化时，引起电场线的疏密程度发生了变化，如图1所示，电容器的电量不变，正对面积减小时，场强增大。这样，越大，电场线就越密，E就越大，反之就越小；不变时，不管极板间距离如何变化，电场线的疏密程度不变，则E不变。则此式可知，在电量保持不变的情况下，电场强度与板间的距离无关。
整理教师:&&
举一反三（巩固练习，成绩显著提升，去）
根据问他()知识点分析，
试题“将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带...”，相似的试题还有：
将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d、U、E和Q表示．下列说法正确的是()
A.保持Q不变，将d变为原来的两倍，则E变为原来的一半
B.保持E不变，将d变为原来的一半，则U变为原来的两倍
C.保持d不变，将Q变为原来的一半，则E变为原来的一半
D.保持d不变，将Q变为原来的两倍，则U变为原来的一半
平行板电容器充电后与电源断开，两极板间的电压是U，充电荷量为Q，两极板间场强为E，电容为C，现将两极板间距离减小，则()
将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d、U、E和Q表示．下列说法正确的是()
A.保持U不变，将d变为原来的两倍，则E变为原来的一半
B.保持E不变，将d变为原来的一半，则U变为原来的两倍
C.保持d不变，将Q变为原来的两倍，则U变为原来的一半
D.保持d不变，将Q变为原来的一半，则E变为原来的一半平行板电容器求两极板之间电场强度大小的问题.书上有一道例题,求平行板电容器两极板之间电场强度大小时用了E=σ/ε0这个式子,我没看明白,其中E为电场强度,σ为极板的电荷面密度,ε0为介_百度作业帮
平行板电容器求两极板之间电场强度大小的问题.书上有一道例题,求平行板电容器两极板之间电场强度大小时用了E=σ/ε0这个式子,我没看明白,其中E为电场强度,σ为极板的电荷面密度,ε0为介
平行板电容器求两极板之间电场强度大小的问题.书上有一道例题,求平行板电容器两极板之间电场强度大小时用了E=σ/ε0这个式子,我没看明白,其中E为电场强度,σ为极板的电荷面密度,ε0为介电常数.
C=εS/4kπd 充电后断开电源,电量Q不变减小距离d减小,C增大 U=Q/C减小 E=U/d=Q/Cd=4kπQ/εS E与d无关,不变.
E=U/d=Q/CdC=ε S/4ΠkdE=Q/Cd=Q/d*(4Πkd/ε S)=4ΠkdQ/dε S=4ΠkQ/ε S=4Πkσ/ε}