專題三 靜電平衡 電容器

專題三靜電平衡和電容器1、靜電感應(yīng)

把金屬導(dǎo)體放在外電場(chǎng)E0中，由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電子受電場(chǎng)力作用而定向移動(dòng)，使導(dǎo)體表面出現(xiàn)感應(yīng)電荷的現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。E0ABCD--------0E2.靜電平衡---------1、導(dǎo)體中自由電荷在電場(chǎng)力作用下將發(fā)生定向移動(dòng).E'E'E'2、導(dǎo)體兩端出現(xiàn)感應(yīng)電荷,感應(yīng)電荷在導(dǎo)體中中產(chǎn)生反方向的附加場(chǎng).0E---E'----3、感應(yīng)電荷的電場(chǎng)增到與外電場(chǎng)相等時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)合場(chǎng)強(qiáng)為零。自由電荷的定向移動(dòng)停止.0E-------E=04、靜電平衡：導(dǎo)體中無電荷定向移動(dòng)的狀態(tài),就叫靜電平衡狀態(tài).靜電平衡

發(fā)生靜電感應(yīng)的導(dǎo)體，當(dāng)感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場(chǎng)E`和原電場(chǎng)E在導(dǎo)體內(nèi)疊加為零，即E`=E時(shí)，自由電子停止定向移動(dòng)，這時(shí)導(dǎo)體所處的狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)。E＋－－－－＋＋＋E`E－－－＋＋＋＋＋＋－－－E合=0＋－－＋概念區(qū)分:弄清楚三個(gè)場(chǎng)外場(chǎng)、附加場(chǎng)（感應(yīng)場(chǎng)）、合場(chǎng)強(qiáng)E＋－－－－＋＋＋E`E－－－＋＋＋＋＋＋－－－E合=0＋－－＋3、處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)：（1）導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零（2）整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，表面是一個(gè)等勢(shì)面3、處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)：（1）導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零（2）整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，表面是一個(gè)等勢(shì)面（3）導(dǎo)體外部電場(chǎng)線與導(dǎo)體表面垂直++++++++--------E靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布的特點(diǎn)（1）導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面（2）在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷密度（單位面積的電荷量）越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷------+++++++

思考:空心導(dǎo)體殼內(nèi)的驗(yàn)電器箔片會(huì)張開嗎?靜電屏蔽:靜電平衡時(shí),空心導(dǎo)體殼可保護(hù)其內(nèi)部區(qū)域不受外電場(chǎng)影響的現(xiàn)象.不會(huì)因?yàn)閷?dǎo)體殼內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)為零.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(chǎng)強(qiáng)度為零B.B不帶電C.B的內(nèi)外表面電勢(shì)相等D.B帶負(fù)電CD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(chǎng))，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(chǎng)力的沖量為零D.電場(chǎng)力對(duì)小球做功為零BD例2：如圖所示接地金屬球A的半徑為R，球外點(diǎn)電荷的電量為Q，到球心的距離為r，該點(diǎn)電荷的電場(chǎng)在球心的場(chǎng)強(qiáng)等于多少？QRrA注意：E、E`和E合的區(qū)別oE是點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)（即外電場(chǎng)），E`是感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)（附加場(chǎng)），E合是兩個(gè)電場(chǎng)疊加后的合電場(chǎng)例3．為一空腔球形導(dǎo)體(不帶電)，現(xiàn)將一個(gè)帶正電的小金屬球放入腔中，當(dāng)靜電平衡時(shí)，圖中A、B、C三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E和電勢(shì)φ的關(guān)系是：（)·QABcD解析：畫出靜電平衡時(shí)空間的電場(chǎng)線分布,各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小和電勢(shì)高低一目了然.(等效和疊加思想)4、電容(1)定義:電容器所帶電量Q與電容器兩極板間的電勢(shì)差U的比值，叫電容器的電容。符號(hào)：C(2)定義式：

Q指每一個(gè)極板帶電量絕對(duì)值,U表示電容器兩板的電勢(shì)差—電壓。理解:電容與Q、U無關(guān)，由電容器本身決定。4、電容(3)單位

國(guó)際單位：法拉－法(F),1F=1C/V

常用單位：微法(μF);皮法(pF)(4)物理意義

電容是一個(gè)反映電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量。5、平行板電容器的電容實(shí)驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)結(jié)論：平行板電容器的電容C跟相對(duì)介電常數(shù)成正比，跟極板正對(duì)面積S成正比，跟極板間的距離d成反比。公式：6、平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析(1)電容器兩板電勢(shì)差U保持不變（與電源連接）(2)電容器的帶電量Q保持不變（與電源斷開）討論依據(jù)：Q=CU典型例題例4.平行板電容器保持與直流電源兩極連接，充電平衡后，兩極板間的電壓為U，電荷量為Q，兩極板間場(chǎng)強(qiáng)為E，電容為C,現(xiàn)將兩極板間距離減小，則引起變化的情況是()A.Q變大B.C變大C.E不變