高三物理静电现象电容器

4静电现象

电容器第六章电场11.静电平衡(1)导体中(包括表面)

状态叫做静电平衡状态.静电平衡的实质是：外电场和

产生的电场所叠加的合场强为零.没有电荷定向移动的感应电荷2(2)导体处于静电平衡状态的特点：①导体内部的场强

；②导体是一个等势体，导体表面是一个

，在静电平衡导体内和导体上移动电荷，电场力

；处处为零等势面不做功3③净电荷只分布在导体的

表面，导体内部没有净电荷.对于空腔导体，在其内部无其他带电体的情况下，电荷只分布在外表面.在导体表面，越尖锐的位置(表面曲率1/R越大)，电荷的面密度(单位面积上分布的电荷量)

，凹陷的位置，几乎没有电荷分布.④导体表面处的场强不为零，表面上任一点的场强方向与该点所在的切面

.⑤达到静电平衡的时间极短，10-9s越大垂直外42.尖端放电(1)空气的电离：空气中的少量带电粒子在

的作用下发生剧烈的运动，使中性空气分子中的正负电荷

，这个现象叫做空气的电离.强电场分离5(2)尖端放电：导体尖端的电荷密度

，附近的电场

，使得空气中的中性分子

，而电离后那些所带电荷与导体尖端的电荷电性相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷

，这个现象叫做尖端放电.(3)尖端放电的应用：避雷针.很大很强电离中和63.静电屏蔽（1）一个接地的空腔导体，腔外电场对腔内空间

影响，腔内带电体对腔外空间电场

影响，这就是静电屏蔽.（全屏蔽）（2）空腔导体未接地时，腔内带电体对腔外空间将产生影响.（半屏蔽）不产生不产生7说明：在静电屏蔽现象中，空腔导体可以使腔内不受外电场影响，但并不是在腔内没有外电场，而是空腔导体上产生的

的电场与外电场抵消，从而使外电场不对腔内产生影响.4.静电的应用与防止实例应用：除尘、复印、喷涂防止：放电会引起火灾，故在油罐、纺织厂等处要有防范措施.感应电荷81.怎样分析静电平衡问题？各种物质的原子核对电子的束缚能力不同，因而物质得失电子的本领也不同.金属导体的外层电子容易丢失，其体内存有大量自由电子，所以金属容易导电.绝缘体内的电子受到原子核的束缚力大，其体内没有自由电子，所以它不容易导电，但是利用强电力作用、高温等方法可以使一部分电子摆脱原子核的束缚，成为自由电子，于是绝缘体变成了导体.9导体的特点是其体内存有大量自由电子，它们在电场作用下可以移动，从而改变电荷分布；反过来，电荷分布的改变又会影响到电场分布．当导体处在电场中时，其内部的自由电荷在电场力的作用下将发生定向移动，出现重新分布，导体两端出现等量正负感应电荷，感应电荷产生感应电场，随着正负感应电荷积累的增加，10感应电场逐渐增强，最终将与原电场在导体内部相互抵消，使导体内部合场强为零，导体内（包括表面）的自由电荷定向运动停止（自由电荷的热运动还会继续进行），电场分布不随时间变化，从而达到静电平衡状态.导体表面附近场强垂直于导体表面.11导体处于静电平衡状态可以没有外电场.孤立带电导体处在本身电荷产生的电场中而处于静电平衡状态.善于利用电场线分析问题，有正电荷的地方是电场线的起始点，有负电荷的地方是电场线的终止点，场强为零处不会有电场线，顺着电场线电势降低.121.静电现象如图所示，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CD13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BD14如图中，实心金属球A半径为R，带电量为Q，点电荷B带电量为q，B与A球的球心间的距离为r，当B不存在而只有A存在且达到静电平衡时，电荷Q在球心O处的电场强度等于

；当点电荷B也同时存在并达到静电平衡时，球心O处的电场强度等于

，金属球上的电荷在球心O处产生的场强的大小等于

.0015如图所示，金属球壳A外有一带正电的点电荷B，当闭合开关S使球壳的内表面接地时（）A．导线中有方向向下的电流B．导线中没有电流C．球壳的电势开始变小D．球壳上净电荷将变成负的ACD165.电容器(1)基本结构：

.

.(2)带电特点：两板电荷

，分布在两板的内侧.一个极板所带电量的绝对值叫做电容器的电量.由两块彼此绝缘，互相靠近的导体组成等量异号17(3)工作状态：

和

.

是使电容器带电的过程，

是使充电后的电容器失去电荷的过程.充电时I充减小、Q增大、E增大、U增大、电源电能转化为电场能；放电时I放增大、Q减小、U减小、E减小，电场能转化其他形式能.充电放电充电放电18(4)板间电场：不考虑边缘效应，板间形成

电场，场强大小

，方向

.(5)击穿电压：也叫耐压值，指它所能承受的最大电压；接交流时，交流电的

不能超过其击穿电压，击穿电压大于电容器的额定电压.匀强E=U/d垂直板面，从正极板指向负极板最大值19(6)常见电容器的分类与构造纸质电容器电解电容器聚氯乙烯电容器可变：动片与定片固定206.电容——表示电容器容纳电荷本领的物理量(1)定义式：C=

=

.(2)单位：

，1F=

μF=

pF.(3)平行板电容器的电容的决定式：C=

.(4)电容器的电容由其本身的性质决定（导体大小、形状、相对位置及电介质）决定，与电容器电荷量，电势差

.法拉(F)1061012εS/4πkd无关21（5）电容的连接：（6）电容器两种典型问题的讨论：①保持两极板与电源连接，则电容器两极板间的电压不变（等于电源电动势）：Q=CU∝C，而②充电后断开电源，则带电荷量Q不变：222.怎样分析电容器的动态变化？(1)先分清是Q与U中的哪个量恒定不变：一直与电源连接时U不变，充电后与电源断开时Q不变.(2)用决定式C=εS/4πkd判断电容C的变化.23(3)由定义式判断Q与U中发生变化的量的变化.(4)由(U不变时)或(Q不变时)分析场强的变化.其中因为所以243.怎样求平行板电容器中电荷在某点的电势和电势能？选定某一极板为零电势，用φ=±Ed′计算电场中某点的电势及判断其变化，其中d′为该点到零电势极板的垂直距离，当该点垂直指向零电势极板的方向与电场方向相同时取“+”，反之取“-”.由Ep=qφ，进一步判断电荷q在电场中该点的电势能Ep的变化，此时要注意Ep、q和φ都有正负之分.254.电容式传感器的原理是怎样的？电容器的电容C决定于极板正对面积S，极板间距离d以及极板间的介质这几个因素，如果某一物理量(如角度θ、位移x、深度h)的变化能引起电容的变化，那么，通过测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化，这一种用途的电容器称为电容式传感器.262.平行板电容器的动态分析

图(a)是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电量Q将随待测物体的上下运动而变化，若Q随时间t的变化关系为(a、b为大于零的常数)，其图象如图(b)所示，那么图(c)、(d)中反映极板间场强大小E和物体速率v随t变化的图线可能是()C2728A.①和③B.①和④C.②和③D.②和④29如图所示，C为中间插有电介质的电容器，a和b为其两