【正文】 UUUqm ghWACABABAB 2,)(21 ?????? 所以qm ghm gh2)2(21)1( ?反思總結(jié) 返回 三、電容器、電容 1. (1)組成 :由兩個彼此 又相互 的導(dǎo)體組成 . (2)帶電量 :一個極板所帶電量的 . (3) 充電 :使電容器帶電的過程 ,充電后電容器兩板帶上等量的 ,電容器中儲存 . 放電 :使充電后的電容器失去電荷的過程 ,放電過程中 轉(zhuǎn)化為其他形式的能 . 絕緣 靠近 絕對值 異種電荷 電場能 電場 能 (1)定義 :電容器所帶的 與電容器兩極板間的電勢 差 U的比值 . (2)定義式 : (3)物理意義 :表示電容器 本領(lǐng)大小的物理量 . (4)單位 :法拉 (F) 1 F= μ F=102 pF 電荷量 Q容納電荷 106 UQC? (1)影響因素 :平行板電容器的電容與 成正比 ,與介 質(zhì)的 成正比 ,與 成反比 . (2)決定式 :C= ,k為靜電力常量 . 特別提醒 電容器的電容大小是由本身的特性決定的 ,與極板間電壓以及電容器帶電多少 ,帶不帶電荷無關(guān) . 正對面積 介電常數(shù) 兩板間的距離 kdSr??4熱點(diǎn)、 平行板電容器的動態(tài)分析 1. (1)平行板電容器的電容 C與板距 d、正對面積 S、介質(zhì)介電 常數(shù) ε 間的關(guān)系 C= . (2)平行板電容器內(nèi)部是勻強(qiáng)電場 ,所以場強(qiáng) E= . (3)電容器所帶電荷量 Q=CU. (4)由以上三式得 E= ,該式常用于 Q保持不變的情況中 . dkS??4dUSQk??42. (1)平行板電容器充電后 ,繼續(xù)與電源的兩極相連 ,因此兩 極板間的電壓不變 ,當(dāng)電容器的 d、 S、 ε 變化時(shí) ,將引起 電容器的 C、 Q、 E的變化 .(U不變 ) ddUEdSUCQdSdkSC14??????????即(2)平行板電容器充電后 ,切斷與電源的連接 ,因此電容器帶電荷量 Q不變 ,當(dāng)電容器的 d、 S、 ε 變化時(shí) ,將引起電容器的 C、 U、E變化 .(Q不變 ) 特別提示 在分析平行板電容器的電容及其他參量的動態(tài)變化時(shí) ,有兩個技巧 :(1)緊抓 “ 不變量 ” 即 “ 控制變量法 ” 。(2)選擇合適的公式分析 . SSQkESdCQUdSdkSC???????144??????即題型探究 題型 1 感應(yīng)起電問題 【 例 1】 如圖 2所示 ,將帶電棒移近兩個不帶 電的導(dǎo)體球甲、乙 ,兩個導(dǎo)體球開始時(shí)互 相接觸且對地絕緣 ,下述幾種方法中能使 兩球都帶電的是 ( ) ,再移走帶電棒 ,再把兩個球分開 C. 先使甲球瞬時(shí)接觸地 ,再移走帶電棒 ,再移走帶電棒 解析 先把兩個小球分開 ,再移走帶電棒 ,這是感應(yīng)起電 , 兩球帶上了異種電荷 ,故 A正確 。先移走帶電棒 ,甲、乙球上 圖 2 電荷中和 ,均不帶電 ,B錯誤 。先使甲球瞬時(shí)接觸地 ,再移走棒 ,也是感應(yīng)起電 ,兩球帶上了同種電荷 (與帶電棒電荷異性 ,兩個球上與帶電棒同性的電荷被排斥到大地中 ),C正確 。使帶電棒與甲球瞬時(shí)接觸 ,再移走帶電棒 ,這是接觸起電 ,甲、乙兩球帶上了同種電荷 , D正確 . 答案 ACD 方法提煉 起電問題的分析方法 : (1)使物體帶電的三種方式 :① 摩擦起電 。② 感應(yīng)起電 。③ 接觸帶電 . (2)感應(yīng)起電實(shí)質(zhì)上是導(dǎo)體的靜電平衡問題 ,不帶電體放入電場中 ,電荷重新分布 ,將此物體分為兩部分則每部分都帶電 ,或?qū)⒋宋矬w接地 ,物體也會帶電 . 變式練習(xí) 1 如圖 3所示的是一個帶正電的驗(yàn)電器 ,當(dāng)一個金屬球 A靠近驗(yàn)電器上的金屬小球 B時(shí) ,驗(yàn)電器中金屬箔片的張角減小 ,則 ( ) A可能不帶電 A一定帶正電 A可能帶負(fù)電 A一定帶負(fù)電 解析 驗(yàn)電器上的金屬箔片和金屬球都帶有正電荷 ,金屬箔片之所以張開 ,是由于箔片上的正電荷互相排斥造成的 .當(dāng)驗(yàn)電器金屬箔片的張角減小時(shí) ,說明箔片上的正電荷一定比原來減少了 ,由于金屬球 A只是靠近驗(yàn)電器而沒有與驗(yàn)電器上的金屬球 B發(fā)生接觸 ,要考慮感應(yīng)起電的影響 .當(dāng)金屬球 A靠近時(shí) ,驗(yàn)電器的 圖 3 金屬球 B、金屬桿包括金屬箔片整體相當(dāng)于一個導(dǎo)體 ,金屬球 A離金屬球 B較近 ,而離金屬箔片較遠(yuǎn) .如果金屬球 A帶正電 ,驗(yàn)電器上的正電荷一定向遠(yuǎn)處移動 ,則金屬箔片上的電荷量不會減少 ,所以選項(xiàng) B是錯誤的 .如果金屬球 A帶負(fù)電 ,驗(yàn)電器上的正電荷會由于引力作用向近端移動 ,造成金屬箔片上的電荷量減少 ,所以選項(xiàng) C是正確的 .如果金屬球 A不帶電 ,由于受到金屬球 B上正電荷的影響 ,金屬球 A上靠近 B的部分也會由于靜電力的作用出現(xiàn)負(fù)電荷 ,而這些負(fù)電荷反過來會使得驗(yàn)電器上的正電荷向金屬球 B移動 ,效果與金屬球 A帶負(fù)電荷一樣 .所以選項(xiàng) A也是正確的 ,選項(xiàng) D是錯誤的 . 答案 AC 題型 2 電容器兩類動態(tài)問題分析 【 例 2】 如圖 4所示 ,一平行板電容器充電后與電源斷開 ,負(fù)極 板接地 ,在兩極板間有一正電荷 (電荷量很小 )固定在 P點(diǎn) .以 E 表示兩極板間的場強(qiáng) ,U表示電容器的電壓 ,Ep表示正電荷在P點(diǎn)的電勢能 .若保持負(fù)極板不動 ,將正極板移到圖中虛線所示 位置 ,則 ( ) ,E不變 ,Ep ,Ep不變 ,Ep 思路點(diǎn)撥 解決平行板電容器的動態(tài)變化問題 ,首先要抓住不變量 ,然后利用物理量之間的關(guān)系求解 ,本題不變量是電容器的電荷量 . 解析 將正極板移到圖中虛線所示的位置時(shí) ,電容變大 ,根據(jù) 恒定 ,則場強(qiáng) E不變 。由于場強(qiáng) E不變 ,P點(diǎn)與下極板電勢差 U=Ed不變 ,所以 P點(diǎn)電勢 不變 ,Ep不變 .由以上分析可知選項(xiàng) A正確 .(對于場強(qiáng) E的分析 ,不能直接利用 E= 分析 ,因?yàn)?U減小 ,d也減小 ,無法確定 E的變化 ). 答案 A S，QS QkCdQdUE，U，QUQC ?? ? 不變由于又變小不變可知 ,4； ????dUP?【 拓展探究 】 例 2中 ,若保持正極板不動 ,將負(fù)極板向上平移一定距離 ,結(jié)論如何 ? 解析 負(fù)極板向上平移 ,電容變大 ,由 C= 可知 ,U變小 。又 ，則 E不變 。P點(diǎn)與下極板電勢差 U=Ed,d變小 ,故 U變小 ,即 變小 ,Ep變小 . 答案 A UQ不變不變由于 SQS QkCdQdUE ?? ? ,4???P?規(guī)律總結(jié) 變式練習(xí) 2 如圖 5所示 ,用電池對電容器充電 ,電路 a、 b之間接有一靈敏電流表 ,兩極板之間有一個電荷 q處于靜止?fàn)顟B(tài) .現(xiàn)將兩極板的間距變大 ,則 ( ) A. B. a到 b b到 a的電流 圖 5 解析 充電后電容器的上極板 A帶正電 .不斷開電源 ,增大兩板間距 ,U不變、 d增大 .由 E= 知兩極板間場強(qiáng)減小 .場強(qiáng)減小會使電荷 q受到的電場力減小 ,電場力小于重力 ,合力向下 ,電荷 q向下加速運(yùn)動 .由 C= 知電容 C減小 .由 Q=CU知極板所帶電荷量減少 .會有一部分電荷返回電源 ,形成逆時(shí)針方向的電流 ,電流表中將會有由 b到 a的電流 ,選項(xiàng) B、 D正確 . 答案 BD dUkdS??4例 13所示 ,一平行板電容器水平放置 ,板間距離為 d,上極板開有一小孔 ,質(zhì)量均為 m,帶電荷量均為 +q的兩個帶電小球 (視為質(zhì)點(diǎn) ),其間用長為 L的絕緣輕桿相連 ,處于豎直狀態(tài) ,已 知 d=2L,今使下端小球恰好位于小孔中 ,由靜止釋放 ,讓兩球 豎直下落 .當(dāng)下端的小球到達(dá)下極板時(shí) ,速度剛好為零 .試求 : 圖 13 (1)兩極板間勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度 . (2)兩球運(yùn)動過程中的最大速度 . 題型 3 帶電粒子在板間運(yùn)動問題分析 解析 (1)兩球由靜止開始下落到下端的小球到達(dá)下極板的過程中 , 2mgdEqdEq(dL)=0 解得 E= (2)兩球由靜止開始下落至上端小球恰進(jìn)入小孔時(shí)小球達(dá)到最大速度 , 2mgLEqL= 解得 v= 答案 qmg3422 2mv32gL32)2(34)1( gLqmg3. 理解電容概念和影響平行板電容器電容的因素。其代表性問題是，在自動控制中的電容式傳感器問題。 ? [例 5]傳感器是把非電學(xué)里（如速度、溫度、壓力等）的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)里變化的一種測定液面高度的電容式傳感器的示意圖，金屬芯線與導(dǎo)電液體形成一個電容器，從電容 C大小的變化就能反映液面的升降情況，兩者的關(guān)系是（ ） ? A． C增大表示 h增大 ? B． C增大表示 h減小 ? C． C減小表示 h減小 ? D． C減小表示 h增大 導(dǎo)電液體 金屬芯線 電介質(zhì) AC練習(xí)、如圖所示， A、 B為兩塊豎直放置的平行金屬板，G是靜電計(jì)，電鍵 K合上后，靜電計(jì)指針張開一個角度。下述哪些做法可使指針張角增大？ ( ) A、使 A、 B兩板靠近些； B、使 A、 B兩板正對面積錯開些； C、斷開 K后，使 B板向右平移拉開一些； D、斷開 K后，使 A、 B正對面錯開些。 練習(xí)、平行板電容器下板接地，兩板與電源相連， b為正中央的點(diǎn)，將不帶電的厚金屬板插入兩板正中間的如圖所示位置后， a、 b、 c三點(diǎn)場強(qiáng)及電勢變化情況為： ( ) A、 E= E 且均增大， E減為零； B、 U U U ，且三點(diǎn)電勢均減??； C、 E= E 且不變， E減為零； D、 U U U ，且 U減小， U 不變， U 增大 。 CD AD 練習(xí) . 如圖所示，在平行板電容器正中有一個帶電微粒。K閉合時(shí)，該微粒恰好能保持靜止。在①保持 K閉合；②充電后將 K斷開；兩種情況下，各用什么方法能使該帶電微粒向上運(yùn)動打到上極板？ M N M N接地 K M N 答案：①選 B，②選 C。 例 一個帶正電的小球 ,將平行金屬板按圖 12所示的電路圖連接 , 穩(wěn)定時(shí)絕緣線與左極板的夾角為 θ .當(dāng)滑動變阻器 R的滑片 在 a位置時(shí) ,電流表的讀數(shù)為 I1,夾角為 θ 1。當(dāng)滑片在 b位置時(shí) , 電流表的讀數(shù)為 I2,夾角為 θ 2,則 ( ) 圖 12 1θ 2,I1I2 1θ 2,I1I2 1=θ 2,I1=I2 1θ 2,I1=I2 解析 先根據(jù)電容器在電路穩(wěn)定的情況下相當(dāng)于斷路 ,比較兩種情況下兩極板的電勢差、電場強(qiáng)度、電場力大小進(jìn)而確定角的關(guān)系 。再根據(jù)兩種情況下的總電阻大小確定電流關(guān)系 . 金屬板在電路中處于斷開狀態(tài) ,對整個回路的電阻無影響 .穩(wěn)定時(shí)電容器的電壓即為與之并聯(lián)的滑動變阻器的左側(cè) (a的左側(cè) )電阻所分得的電壓 .當(dāng)滑動變阻器 R的滑片由 a位置滑到 b位置時(shí) ,接入電路的電阻不變 ,所以電流不變 I1=I2,但是金屬板的電壓要增大 ,所以帶電小球受到的電場力要變大 ,由小球的受力平衡可以確定 θ 1θ 2. 答案 D 練習(xí) . (2022 寧夏 21) 如圖 7所示 ,C為中間插有電介質(zhì)的電容器 ,a和 b為其兩極板 ,a板接地 。P和 Q為兩豎直放置的平行 金屬板 ,在兩板間用絕緣線懸掛一帶電小球 。P板與 b板用導(dǎo) 線相連 ,Q板接地 .開始時(shí)懸線靜止在豎直方向 ,在 b板帶電 后 ,懸線偏轉(zhuǎn)了角度 α .在以下方法中 ,能使懸線的偏角 α 變大的是