高三物理靜電現(xiàn)象電容器

4靜電現(xiàn)象

電容器第六章電場11.靜電平衡(1)導(dǎo)體中(包括表面)

狀態(tài)叫做靜電平衡狀態(tài).靜電平衡的實(shí)質(zhì)是：外電場和

產(chǎn)生的電場所疊加的合場強(qiáng)為零.沒有電荷定向移動(dòng)的感應(yīng)電荷2(2)導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)的特點(diǎn)：①導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)

；②導(dǎo)體是一個(gè)等勢體，導(dǎo)體表面是一個(gè)

，在靜電平衡導(dǎo)體內(nèi)和導(dǎo)體上移動(dòng)電荷，電場力

；處處為零等勢面不做功3③凈電荷只分布在導(dǎo)體的

表面，導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷.對(duì)于空腔導(dǎo)體，在其內(nèi)部無其他帶電體的情況下，電荷只分布在外表面.在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置(表面曲率1/R越大)，電荷的面密度(單位面積上分布的電荷量)

，凹陷的位置，幾乎沒有電荷分布.④導(dǎo)體表面處的場強(qiáng)不為零，表面上任一點(diǎn)的場強(qiáng)方向與該點(diǎn)所在的切面

.⑤達(dá)到靜電平衡的時(shí)間極短，10-9s越大垂直外42.尖端放電(1)空氣的電離：空氣中的少量帶電粒子在

的作用下發(fā)生劇烈的運(yùn)動(dòng)，使中性空氣分子中的正負(fù)電荷

，這個(gè)現(xiàn)象叫做空氣的電離.強(qiáng)電場分離5(2)尖端放電：導(dǎo)體尖端的電荷密度

，附近的電場

，使得空氣中的中性分子

，而電離后那些所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷電性相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷

，這個(gè)現(xiàn)象叫做尖端放電.(3)尖端放電的應(yīng)用：避雷針.很大很強(qiáng)電離中和63.靜電屏蔽（1）一個(gè)接地的空腔導(dǎo)體，腔外電場對(duì)腔內(nèi)空間

影響，腔內(nèi)帶電體對(duì)腔外空間電場

影響，這就是靜電屏蔽.（全屏蔽）（2）空腔導(dǎo)體未接地時(shí)，腔內(nèi)帶電體對(duì)腔外空間將產(chǎn)生影響.（半屏蔽）不產(chǎn)生不產(chǎn)生7說明：在靜電屏蔽現(xiàn)象中，空腔導(dǎo)體可以使腔內(nèi)不受外電場影響，但并不是在腔內(nèi)沒有外電場，而是空腔導(dǎo)體上產(chǎn)生的

的電場與外電場抵消，從而使外電場不對(duì)腔內(nèi)產(chǎn)生影響.4.靜電的應(yīng)用與防止實(shí)例應(yīng)用：除塵、復(fù)印、噴涂防止：放電會(huì)引起火災(zāi)，故在油罐、紡織廠等處要有防范措施.感應(yīng)電荷81.怎樣分析靜電平衡問題？各種物質(zhì)的原子核對(duì)電子的束縛能力不同，因而物質(zhì)得失電子的本領(lǐng)也不同.金屬導(dǎo)體的外層電子容易丟失，其體內(nèi)存有大量自由電子，所以金屬容易導(dǎo)電.絕緣體內(nèi)的電子受到原子核的束縛力大，其體內(nèi)沒有自由電子，所以它不容易導(dǎo)電，但是利用強(qiáng)電力作用、高溫等方法可以使一部分電子擺脫原子核的束縛，成為自由電子，于是絕緣體變成了導(dǎo)體.9導(dǎo)體的特點(diǎn)是其體內(nèi)存有大量自由電子，它們?cè)陔妶鲎饔孟驴梢砸苿?dòng)，從而改變電荷分布；反過來，電荷分布的改變又會(huì)影響到電場分布．當(dāng)導(dǎo)體處在電場中時(shí)，其內(nèi)部的自由電荷在電場力的作用下將發(fā)生定向移動(dòng)，出現(xiàn)重新分布，導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量正負(fù)感應(yīng)電荷，感應(yīng)電荷產(chǎn)生感應(yīng)電場，隨著正負(fù)感應(yīng)電荷積累的增加，10感應(yīng)電場逐漸增強(qiáng)，最終將與原電場在導(dǎo)體內(nèi)部相互抵消，使導(dǎo)體內(nèi)部合場強(qiáng)為零，導(dǎo)體內(nèi)（包括表面）的自由電荷定向運(yùn)動(dòng)停止（自由電荷的熱運(yùn)動(dòng)還會(huì)繼續(xù)進(jìn)行），電場分布不隨時(shí)間變化，從而達(dá)到靜電平衡狀態(tài).導(dǎo)體表面附近場強(qiáng)垂直于導(dǎo)體表面.11導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)可以沒有外電場.孤立帶電導(dǎo)體處在本身電荷產(chǎn)生的電場中而處于靜電平衡狀態(tài).善于利用電場線分析問題，有正電荷的地方是電場線的起始點(diǎn)，有負(fù)電荷的地方是電場線的終止點(diǎn)，場強(qiáng)為零處不會(huì)有電場線，順著電場線電勢降低.121.靜電現(xiàn)象如圖所示，把原來不帶電的金屬球殼B的外殼表面接地，將一帶正電的小球A從小孔放入球殼內(nèi)，但不與B發(fā)生接觸，達(dá)到靜電平衡后()A.B的空腔內(nèi)電場強(qiáng)度為零B.B不帶電C.B的內(nèi)外表面電勢相等D.B帶負(fù)電CD13如圖所示，在水平放置的光滑金屬板中點(diǎn)正上方，有帶正電的點(diǎn)電荷+Q，一表面絕緣帶正電的金屬小球C(可視為質(zhì)點(diǎn)，且不影響原電場)，以初速度v0自左向右運(yùn)動(dòng)，則在運(yùn)動(dòng)過程中()A.小球先減速后加速B.小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)C.小球受到電場力的沖量為零D.電場力對(duì)小球做功為零BD14如圖中，實(shí)心金屬球A半徑為R，帶電量為Q，點(diǎn)電荷B帶電量為q，B與A球的球心間的距離為r，當(dāng)B不存在而只有A存在且達(dá)到靜電平衡時(shí)，電荷Q在球心O處的電場強(qiáng)度等于

；當(dāng)點(diǎn)電荷B也同時(shí)存在并達(dá)到靜電平衡時(shí)，球心O處的電場強(qiáng)度等于

，金屬球上的電荷在球心O處產(chǎn)生的場強(qiáng)的大小等于

.0015如圖所示，金屬球殼A外有一帶正電的點(diǎn)電荷B，當(dāng)閉合開關(guān)S使球殼的內(nèi)表面接地時(shí)（）A．導(dǎo)線中有方向向下的電流B．導(dǎo)線中沒有電流C．球殼的電勢開始變小D．球殼上凈電荷將變成負(fù)的ACD165.電容器(1)基本結(jié)構(gòu)：

.

.(2)帶電特點(diǎn)：兩板電荷

，分布在兩板的內(nèi)側(cè).一個(gè)極板所帶電量的絕對(duì)值叫做電容器的電量.由兩塊彼此絕緣，互相靠近的導(dǎo)體組成等量異號(hào)17(3)工作狀態(tài)：

和

.

是使電容器帶電的過程，

是使充電后的電容器失去電荷的過程.充電時(shí)I充減小、Q增大、E增大、U增大、電源電能轉(zhuǎn)化為電場能；放電時(shí)I放增大、Q減小、U減小、E減小，電場能轉(zhuǎn)化其他形式能.充電放電充電放電18(4)板間電場：不考慮邊緣效應(yīng)，板間形成

電場，場強(qiáng)大小

，方向

.(5)擊穿電壓：也叫耐壓值，指它所能承受的最大電壓；接交流時(shí)，交流電的

不能超過其擊穿電壓，擊穿電壓大于電容器的額定電壓.勻強(qiáng)E=U/d垂直板面，從正極板指向負(fù)極板最大值19(6)常見電容器的分類與構(gòu)造紙質(zhì)電容器電解電容器聚氯乙烯電容器可變：動(dòng)片與定片固定206.電容——表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量(1)定義式：C=

=

.(2)單位：

，1F=

μF=

pF.(3)平行板電容器的電容的決定式：C=

.(4)電容器的電容由其本身的性質(zhì)決定（導(dǎo)體大小、形狀、相對(duì)位置及電介質(zhì)）決定，與電容器電荷量，電勢差

.法拉(F)1061012εS/4πkd無關(guān)21（5）電容的連接：（6）電容器兩種典型問題的討論：①保持兩極板與電源連接，則電容器兩極板間的電壓不變（等于電源電動(dòng)勢）：Q=CU∝C，而②充電后斷開電源，則帶電荷量Q不變：222.怎樣分析電容器的動(dòng)態(tài)變化？(1)先分清是Q與U中的哪個(gè)量恒定不變：一直與電源連接時(shí)U不變，充電后與電源斷開時(shí)Q不變.(2)用決定式C=εS/4πkd判斷電容C的變化.23(3)由定義式判斷Q與U中發(fā)生變化的量的變化.(4)由(U不變時(shí))或(Q不變時(shí))分析場強(qiáng)的變化.其中因?yàn)樗?43.怎樣求平行板電容器中電荷在某點(diǎn)的電勢和電勢能？選定某一極板為零電勢，用φ=±Ed′計(jì)算電場中某點(diǎn)的電勢及判斷其變化，其中d′為該點(diǎn)到零電勢極板的垂直距離，當(dāng)該點(diǎn)垂直指向零電勢極板的方向與電場方向相同時(shí)取“+”，反之取“-”.由Ep=qφ，進(jìn)一步判斷電荷q在電場中該點(diǎn)的電勢能Ep的變化，此時(shí)要注意Ep、q和φ都有正負(fù)之分.254.電容式傳感器的原理是怎樣的？電容器的電容C決定于極板正對(duì)面積S，極板間距離d以及極板間的介質(zhì)這幾個(gè)因素，如果某一物理量(如角度θ、位移x、深度h)的變化能引起電容的變化，那么，通過測定電容器的電容就可以確定上述物理量的變化，這一種用途的電容器稱為電容式傳感器.262.平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析

圖(a)是某同學(xué)設(shè)計(jì)的電容式速度傳感器原理圖，其中上板為固定極板，下板為待測物體，在兩極板間電壓恒定的條件下，極板上所帶電量Q將隨待測物體的上下運(yùn)動(dòng)而變化，若Q隨時(shí)間t的變化關(guān)系為(a、b為大于零的常數(shù))，其圖象如圖(b)所示，那么圖(c)、(d)中反映極板間場強(qiáng)大小E和物體速率v隨t變化的圖線可能是()C2728A.①和③B.①和④C.②和③D.②和④29如圖所示，C為中間插有電介質(zhì)的電容器，a和b為其兩