電場與電場強度的關(guān)系以及電容器.ppt

1、電勢差與電場強度 的關(guān)系 電容器,高二物理 主講教師：王華,第七節(jié)電勢差與電場強度的關(guān)系,場強是跟電場對電荷的作用力相聯(lián)系的 電勢差是跟電場力移動電荷做功相聯(lián)系的 它們都是描述電場性質(zhì)的物理量。 我們以勻強電場為例分析它們的關(guān)系,分析：沿著電場線方向，也就是沿著場強的方向，電勢越來越低 從圖中可以看出沿AB、AD、AC方向，電勢都在降低 但沿AB方向距離最短，即降低得最快，而AB方向即為場強方向 1、場強的方向是指向電勢降低最快的方向,2、勻強電場場強與電勢差的關(guān)系,即：在勻強電場中，沿場強方向的兩點間的電勢差等于場強和這兩點間距離的乘積。 注意： （1）公式 UEd 只適用于勻強電場的計算；

2、 （2）公式中U為兩點間電壓，E為場強，d為兩點間距離在場強方向的投影。,3由 EU/d 可得到場強的另一個單位：V/m,例題如圖所示的勻強電場中有a、b、c三點，ab與場強方向平行，bc與場強方向成60角，ab4cm，bc10cm，將一個帶電量為 2108C 的電荷從 a 移到 b時，電場力做功4106J，則將此電荷從 b 移到 c 電場力做功_J，ac 間電勢差為_V,答案：5106，450 分析：根據(jù)電勢差定義UW/q，可求出ab兩點之間的電勢差，Uab Wab /q 200V； 又根據(jù)勻強電場電勢差與場強的關(guān)系式UEd，則： Uab ：Ubcdab：dbc 可得： UbcUab (bc

3、cos60)/ab250V 將此電荷從 b 移到 c 電場力做功 Wbcq Ubc5106J ac 間電勢差UacUab + Ubc450V,2、關(guān)于靜電場的說法中正確的是 A在勻強電場中，任意兩點間的電勢差與這兩點間的 距離成正比 B在勻強電場中，電勢降低的方向就是場強的方向 C電荷在等勢面上移動時不受電場力 D若電場力對電荷做正功，電荷的電勢能一定減小， 而動能不一定增加,答案：D,3如圖所示，在場強為E 的勻強電場中，有一個帶電量為q 的負電荷，從A點移到B點，設(shè)A、B連線與電場線平行，A、B間距離為d，則可知此電荷在B點的電勢能比在A點的電勢能（ ） A增加了qEd B減少了 qEd

4、C增加了 qE/d D減少了 qE/d,答案：A 電場力做負功， 電勢能增加，且qUqEd,4如圖所示，一個動能為Ek的電子垂直于A 板從小孔 C 進入勻強電場，能達到的最大距離為 2/3d ，設(shè)電子電量為e，A 板接地，則 B 板電勢為 V,提示：設(shè)勻強電場的場強為E，根據(jù)動能定理WEk知,5圖中，A、B、C、D是勻強電場中一正方形的四個頂點已知A、B、C三點的電勢分別為UA15V，UB3V，UC 3V由此可得UD V,提示： 勻強電場方向未知，但AB與DC平行且等長，AB、DC在電場線方向上投影必等長，由UEd 可知 UABUDC，所以 D點電勢為9V 答案：9,第八節(jié) 電容器 電容,整個

5、裝置具有儲存電荷的功能,一、電容器,1、 構(gòu)成：任何兩個彼此絕緣、相互靠近的導(dǎo)體可組成一個電容器，能夠貯藏電量和能量。 兩個導(dǎo)體稱為電容的兩極。 2、 電容器的充放電 充電：使電容器兩極帶異號電荷的過程。 充電過程中其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能。,放電：使電容器兩極失去所帶電荷(正負電荷中和)。 放電過程中電場能轉(zhuǎn)化為其它形式的能,電容器能夠容納電荷的多少與什么有關(guān)呢？ 類比于柱形水容器,二、電容 1、電容 定義：電容器所帶的電量與兩極板電勢差之比叫電容器的電容。 電容是描述電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量,即在C一定情況下，Q正比于U。用圖像表示，Q-U函數(shù)為正比例函數(shù)。,單位：法拉（F） 1F1CV

6、常用單位有微法（F），皮法（pF） 1F106F1012pF,例題1： 一個電容器所帶電量為61011C，其兩極板間的電壓為60V，求： （1）它的電容是多少？ （2）若使它的電量減少一半，它的電容是多少？ （3）若使它兩極間的電壓增加2V，應(yīng)增加多少電量？,解（1）,2、平行板電容器的電容： （1）構(gòu)成：兩塊平行相互絕緣金屬板構(gòu)成的電容器。,（3）影響平行板電容器電容的因素 演示實驗： 實驗說明： 靜電計的作用： 顯示電容器兩極板間電壓； 給電容器充電完畢后，斷開極板與起電機連線，電容器所帶電量Q不變。,實驗現(xiàn)象 a）改變電容器兩極板間距離 板間距增大時，靜電計指針偏角變大， 板間距減小時，

7、靜電計指針偏角減小。 分析：d增大，Q不變，U增大，根據(jù) CQ/U， 可分析出 C減小。 d減小時，U減小，根據(jù)CQ/U ，可分析出C增大。,說明 C 1/d,實驗現(xiàn)象 b）改變兩板正對面積S，可觀察到 S 增大時，指針偏角變?。?S減小時，指針偏角變大。 分析： S增大，Q不變，U減小，根據(jù)CQ/U，說明C增大， S減小，Q不變，U增大，根據(jù)CQ/U，說明C減小。,說明 CS,實驗現(xiàn)象 c）固定兩板位置不變，把電介質(zhì)板插入，可觀察到 電介質(zhì)板進入過程中，靜電計指針偏角變小。,說明：兩極板間插入電介質(zhì) 時比不插入電介質(zhì)時電容大。,（4）平行板電容器電容的決定式 C,其中為介電常數(shù)，k為靜電力恒

8、量 ，d為兩極間距；S為兩極正對面積。,例題2：如圖所示，平行金屬板A、B組成的電容器，充 電后與靜電計相連要使靜電計指針張角變大，下列措 施中可行的是將（ ） AA板向上移動 BB板向右移動 CA、B之間充滿電介質(zhì) D使A板放走部分電荷,分析：電容器充電后與靜電計相連，說明電容器兩極板 上所帶電量不變。 靜電計指針張角變大，表示電容器兩極板間電壓變大。 根據(jù)電容定義式 CQ/U，Q不變，U變大，說明電容C變小。 根據(jù)平行板電容的決定式 Cs/4kd， 當(dāng)A板向上移動時，S變小，C變??； 當(dāng)B板向右移動時，d變大，C變小。 若使A、B之間充滿電介質(zhì)則C變大，U變小； 若使A板放走部分電荷則Q變

9、小，U變小。,答案：AB,例題3: 平行板電容器與電池相連，當(dāng)二極板間距離減小 后，則二板間的電壓U和電場強度E，電容器電容C及電荷 量Q與原來相比： A. U不變，E不變，C不變，Q不變 B. U不變，E變小，C變小，Q變小 C. U不變，E變大，C變大，Q變大 D. U不變，E不變，C變大，Q變小,分析：因為平行板電容器始終與電源相連，所以兩板間電壓不變。 根據(jù)平行板電容器電容的決定式C=s/4kd，d減小，所以C增加； 又因為平行板間為勻強電場，根據(jù)E=U/d，U不變，d減少，故E增大。 根據(jù)兩板所帶電量Q=CU，U不變，C增大，所以電荷量Q增大。正確答案為C。,（三）常用電容器 從構(gòu)造

10、上看，可以分為固定電容器和可變電容器兩類 按電 解質(zhì) 分類有：有機介質(zhì)電容器、無機介質(zhì)電容器、電解電容器和空氣介質(zhì)電容器等。 按極板的形狀分，有平行板電容器、柱形電容器、球形電容器等 電容器的擊穿電壓：加在電容器兩端的極限電壓，超過此電壓，電介質(zhì)將被擊穿。,3如圖所示，實線為電場線，虛線為等勢線，且相鄰兩等勢線間的電勢差相等一正電荷在等勢線U3上時，具有動能20J，它在運動到等勢線U1上時，速度為零令U20，那么，當(dāng)該電荷的電勢能為4J時，其動能大小為（ ） A16J B10J C6JD4J,答案：C,解： 正電荷從等勢線U3運動到等勢線U1上時，克服電場力做功，電勢能增加了20J U12U2

11、3 U20 U1U3，則點電荷在等勢線U1處電勢能為10J，在U3 處電勢能為10J電荷的總能量E10J， 4J EkE6J,4如圖，兩平行金屬板間電場是勻強電場，場強大小為 1.0104V/m，A、B兩板相距1cm，C點與A相距 0.4cm，若B接地，則A、C間電勢差UAC_V；將帶電量為1.01012 C 的點電荷置于C點，其電勢能為_J,答案：40，61011,6如圖所示，勻強電場電場線與AC平行，AB與AC成60，把108 C的負電荷從A移到B，電場力做 6108J 的功，AB間距為6cm，則電場方向由 到 ，若設(shè)B處電勢為1V，則A處電勢為 V,答案：場強方向為CA，5V,8、關(guān)于電容器的電容下列說