電場(chǎng)與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系以及電容器.ppt

1、電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度 的關(guān)系 電容器,高二物理 主講教師：王華,第七節(jié)電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系,場(chǎng)強(qiáng)是跟電場(chǎng)對(duì)電荷的作用力相聯(lián)系的 電勢(shì)差是跟電場(chǎng)力移動(dòng)電荷做功相聯(lián)系的 它們都是描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量。 我們以勻強(qiáng)電場(chǎng)為例分析它們的關(guān)系,分析：沿著電場(chǎng)線方向，也就是沿著場(chǎng)強(qiáng)的方向，電勢(shì)越來(lái)越低 從圖中可以看出沿AB、AD、AC方向，電勢(shì)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(chǎng)強(qiáng)方向 1、場(chǎng)強(qiáng)的方向是指向電勢(shì)降低最快的方向,2、勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系,即：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿場(chǎng)強(qiáng)方向的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)和這兩點(diǎn)間距離的乘積。 注意： （1）公式 UEd 只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)的計(jì)算；

2、 （2）公式中U為兩點(diǎn)間電壓，E為場(chǎng)強(qiáng)，d為兩點(diǎn)間距離在場(chǎng)強(qiáng)方向的投影。,3由 EU/d 可得到場(chǎng)強(qiáng)的另一個(gè)單位：V/m,例題如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有a、b、c三點(diǎn)，ab與場(chǎng)強(qiáng)方向平行，bc與場(chǎng)強(qiáng)方向成60角，ab4cm，bc10cm，將一個(gè)帶電量為 2108C 的電荷從 a 移到 b時(shí)，電場(chǎng)力做功4106J，則將此電荷從 b 移到 c 電場(chǎng)力做功_J，ac 間電勢(shì)差為_V,答案：5106，450 分析：根據(jù)電勢(shì)差定義UW/q，可求出ab兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差，Uab Wab /q 200V； 又根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)力做功 Wbcq Ubc5106J ac 間電勢(shì)差UacUab + Ubc450V,2、關(guān)于靜電場(chǎng)的說(shuō)法中正確的是 A在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與這兩點(diǎn)間的 距離成正比 B在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電勢(shì)降低的方向就是場(chǎng)強(qiáng)的方向 C電荷在等勢(shì)面上移動(dòng)時(shí)不受電場(chǎng)力 D若電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功，電荷的電勢(shì)能一定減小， 而動(dòng)能不一定增加,答案：D,3如圖所示，在場(chǎng)強(qiáng)為E 的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一個(gè)帶電量為q 的負(fù)電荷，從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，設(shè)A、B連線與電場(chǎng)線平行，A、B間距離為d，則可知此電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能比在A點(diǎn)的電勢(shì)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(chǎng)力做負(fù)功， 電勢(shì)能增加，且qUqEd,4如圖所示，一個(gè)動(dòng)能為Ek的電子垂直于A 板從小孔 C 進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，能達(dá)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(shì)為 V,提示：設(shè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E，根據(jù)動(dòng)能定理WEk知,5圖中，A、B、C、D是勻強(qiáng)電場(chǎng)中一正方形的四個(gè)頂點(diǎn)已知A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)分別為UA15V，UB3V，UC 3V由此可得UD V,提示： 勻強(qiáng)電場(chǎng)方向未知，但AB與DC平行且等長(zhǎng)，AB、DC在電場(chǎng)線方向上投影必等長(zhǎng)，由UEd 可知 UABUDC，所以 D點(diǎn)電勢(shì)為9V 答案：9,第八節(jié) 電容器 電容,整個(gè)

5、裝置具有儲(chǔ)存電荷的功能,一、電容器,1、 構(gòu)成：任何兩個(gè)彼此絕緣、相互靠近的導(dǎo)體可組成一個(gè)電容器，能夠貯藏電量和能量。 兩個(gè)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(hào)電荷的過(guò)程。 充電過(guò)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(fù)電荷中和)。 放電過(guò)程中電場(chǎng)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(shì)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(gè)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(shí)驗(yàn)： 實(shí)驗(yàn)說(shuō)明： 靜電計(jì)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(jī)連線，電容器所帶電量Q不變。,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 a）改變電容器兩極板間距離 板間距增大時(shí)，靜電計(jì)指針偏角變大， 板間距減小時(shí)，

7、靜電計(jì)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(shí)，U減小，根據(jù)CQ/U ，可分析出C增大。,說(shuō)明 C 1/d,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 b）改變兩板正對(duì)面積S，可觀察到 S 增大時(shí)，指針偏角變??； S減小時(shí)，指針偏角變大。 分析： S增大，Q不變，U減小，根據(jù)CQ/U，說(shuō)明C增大， S減小，Q不變，U增大，根據(jù)CQ/U，說(shuō)明C減小。,說(shuō)明 CS,實(shí)驗(yàn)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(jìn)入過(guò)程中，靜電計(jì)指針偏角變小。,說(shuō)明：兩極板間插入電介質(zhì) 時(shí)比不插入電介質(zhì)時(shí)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(duì)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(jì)相連要使靜電計(jì)指針張角變大，下列措 施中可行的是將（ ） AA板向上移動(dòng) BB板向右移動(dòng) 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(jì)相連，說(shuō)明電容器兩極板 上所帶電量不變。 靜電計(jì)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(shuō)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(dòng)時(shí)，S變小，C變?。?當(dāng)B板向右移動(dòng)時(shí)，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(chǎng)強(qiáng)度E，電容器電容C及電荷 量Q與原來(lái)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?yàn)槠叫邪咫娙萜魇冀K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?yàn)槠叫邪彘g為勻強(qiáng)電場(chǎng)，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(jī)介質(zhì)電容器、無(wú)機(jī)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(guò)此電壓，電介質(zhì)將被擊穿。,3如圖所示，實(shí)線為電場(chǎng)線，虛線為等勢(shì)線，且相鄰兩等勢(shì)線間的電勢(shì)差相等一正電荷在等勢(shì)線U3上時(shí)，具有動(dòng)能20J，它在運(yùn)動(dòng)到等勢(shì)線U1上時(shí)，速度為零令U20，那么，當(dāng)該電荷的電勢(shì)能為4J時(shí)，其動(dòng)能大小為（ ） A16J B10J C6JD4J,答案：C,解： 正電荷從等勢(shì)線U3運(yùn)動(dòng)到等勢(shì)線U1上時(shí)，克服電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能增加了20J U12U2

11、3 U20 U1U3，則點(diǎn)電荷在等勢(shì)線U1處電勢(shì)能為10J，在U3 處電勢(shì)能為10J電荷的總能量E10J， 4J EkE6J,4如圖，兩平行金屬板間電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為 1.0104V/m，A、B兩板相距1cm，C點(diǎn)與A相距 0.4cm，若B接地，則A、C間電勢(shì)差UAC_V；將帶電量為1.01012 C 的點(diǎn)電荷置于C點(diǎn)，其電勢(shì)能為_J,答案：40，61011,6如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)線與AC平行，AB與AC成60，把108 C的負(fù)電荷從A移到B，電場(chǎng)力做 6108J 的功，AB間距為6cm，則電場(chǎng)方向由 到 ，若設(shè)B處電勢(shì)為1V，則A處電勢(shì)為 V,答案：場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)镃A，5V,8、關(guān)于電容器的電容下列說(shuō)