专题三 静电平衡 电容器

专题三静电平衡和电容器1、静电感应

把金属导体放在外电场E0中，由于导体内的自由电子受电场力作用而定向移动，使导体表面出现感应电荷的现象叫静电感应。E0ABCD--------0E2.静电平衡---------1、导体中自由电荷在电场力作用下将发生定向移动.E'E'E'2、导体两端出现感应电荷,感应电荷在导体中中产生反方向的附加场.0E---E'----3、感应电荷的电场增到与外电场相等时，导体内合场强为零。自由电荷的定向移动停止.0E-------E=04、静电平衡：导体中无电荷定向移动的状态,就叫静电平衡状态.静电平衡

发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场E`和原电场E在导体内叠加为零，即E`=E时，自由电子停止定向移动，这时导体所处的状态叫静电平衡状态。E＋－－－－＋＋＋E`E－－－＋＋＋＋＋＋－－－E合=0＋－－＋概念区分:弄清楚三个场外场、附加场（感应场）、合场强E＋－－－－＋＋＋E`E－－－＋＋＋＋＋＋－－－E合=0＋－－＋3、处于静电平衡状态导体的特点：（1）导体内部的场强处处为零（2）整个导体是一个等势体，表面是一个等势面3、处于静电平衡状态导体的特点：（1）导体内部的场强处处为零（2）整个导体是一个等势体，表面是一个等势面（3）导体外部电场线与导体表面垂直++++++++--------E静电平衡时导体上电荷的分布的特点（1）导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面（2）在导体表面，越尖锐的位置，电荷密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷------+++++++

思考:空心导体壳内的验电器箔片会张开吗?静电屏蔽:静电平衡时,空心导体壳可保护其内部区域不受外电场影响的现象.不会因为导体壳内部合场强为零.如图所示，把原来不带电的金属球壳B的外壳表面接地，将一带正电的小球A从小孔放入球壳内，但不与B发生接触，达到静电平衡后()A.B的空腔内电场强度为零B.B不带电C.B的内外表面电势相等D.B带负电CD如图所示，在水平放置的光滑金属板中点正上方，有带正电的点电荷+Q，一表面绝缘带正电的金属小球C(可视为质点，且不影响原电场)，以初速度v0自左向右运动，则在运动过程中()A.小球先减速后加速B.小球做匀速直线运动C.小球受到电场力的冲量为零D.电场力对小球做功为零BD例2：如图所示接地金属球A的半径为R，球外点电荷的电量为Q，到球心的距离为r，该点电荷的电场在球心的场强等于多少？QRrA注意：E、E`和E合的区别oE是点电荷Q产生的电场（即外电场），E`是感应电荷产生的电场（附加场），E合是两个电场叠加后的合电场例3．为一空腔球形导体(不带电)，现将一个带正电的小金属球放入腔中，当静电平衡时，图中A、B、C三点的场强E和电势φ的关系是：（)·QABcD解析：画出静电平衡时空间的电场线分布,各点的场强大小和电势高低一目了然.(等效和叠加思想)4、电容(1)定义:电容器所带电量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫电容器的电容。符号：C(2)定义式：

Q指每一个极板带电量绝对值,U表示电容器两板的电势差—电压。理解:电容与Q、U无关，由电容器本身决定。4、电容(3)单位

国际单位：法拉－法(F),1F=1C/V

常用单位：微法(μF);皮法(pF)(4)物理意义

电容是一个反映电容器容纳电荷本领大小的物理量。5、平行板电容器的电容实验研究实验结论：平行板电容器的电容C跟相对介电常数成正比，跟极板正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比。公式：6、平行板电容器的动态分析(1)电容器两板电势差U保持不变（与电源连接）(2)电容器的带电量Q保持不变（与电源断开）讨论依据：Q=CU典型例题例4.平行板电容器保持与直流电源两极连接，充电平衡后，两极板间的电压为U，电荷量为Q，两极板间场强为E，电容为C,现将两极板间距离减小，则引起变化的情况是()A.Q变大B.C变大C.E不变