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电容器电容题析吴齐全奉化中学浙江奉化
(315500)电容是一个比较抽象的概念,而平行板电容器涉及到电场中许多物理量之间的复杂关系,都是学生不容易理解的,本文通过几个例题的剖析,帮助学生理解例1某电容器所带电量Q=4×10-8C,电容器两极板间的电压U=2V,则该电容器的电容为_________;如果将其放电,使所带电量减少一半,则两极间电压为_______,此时电容器的电容为____________解析电容器所带电荷量与两极板间电压的比值叫电容定义公式这种定义的方法叫比值法定义,这种定义的最大特点,就是被定义的物理量与定义它的两个物理量无关对于确定的电容器,电容C与电量Q和电压U无关,由电容器本身的构造因素决定电容的定义式还可写成(F)电量改变后,电容不变例2连接在电池两极板上的平行板电容器,当两极板间的距离减小时()A、电容器的电容器C变大B、电容器极板的带电量Q变大C、电容器极板间的带电量U变大D、电容器两极板间的电场强度E变大解析平行板电容器的电容的决定式式中ε是电介质的介电常数,S是平行板正对面积,k是静电力常量,d是极板间的距离
(1)平行板电容器充电后,继续保持电容器的两极板与电池的两极相连接,电容器的d、S、ε变化将引起电容器的C、Q、U、E的变化由于电容器始终连接在电池上,因此两板间的电压保持不变
(2)平行板电容器充电后,切断与电池的连接,电容器的d、S、ε变化将引起电容器的C、Q、U、E的变化由于电容器充电后切断与电池的连接,使电容器的带电量保持不变根据上面的讨论,容易得出本题的答案是ABD因此,在求解电容器的问题时,关键是分清楚是U不变还是Q不变,然后根据有关的公式进行讨论例3一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在P点,如右图1所示,以E表示两极板间的场强,U表示电容器的电压,ξ表示正电荷在P点电势能若保持负极板不动,将正极板移到图1中虚线所示的位置,则()A、U变小,E不变B、E变大,ξ变大C、U变小,ξ不变D、U不变,ξ变大解析与电源断开后,电容器的两极板所带电荷量一定,,与d无关,故E不变当正极板向下移动时,,d减小,U减小ξ=qU,在实线位置时,ξ1=qU1=qEd1,(d1表示P点到负极板的距离)同理,在虚线位置时,ξ2=qEd1,所以,ξ1=ξ2选AC自己讨论
(1)如果把下极板上移,结果如何?
(2)规定正极板的电势为零,结果如何?例4传感器是一种采集信息的重要器件,如图2所示,是一种测定压力的电容式传感器,当待测压力F作用于可动膜片电极上时,可使膜片产生形变,引起电容的变化,将电容器、灵敏电流计和电源串接成闭合电路,那么()A、当F向上压膜片时,电容将增大B、当F向上压膜片时,电容将减小C、若电流计有示数,则压力F发生变化D、若电流计有示数,则压力F不发生变化解析可以把这个装置看成是平行板电容器,当F向上压膜片时,相当于平行板电容器的两极板间的距离d减小,,因此,C增大如果F恒定,电容器的电容C恒定,电容器、灵敏电流计和电源串接成闭合电路中肯定没有电流,因此,只有当F发生变化时,电流计中才有电流因此选AC例5如图3所示的实验装置中,平行板电容器两极板的正对面积为S,两极板的间距为d,电容器的带电量为Q,电容为C,静电计指针的偏转角为φ,则下列说法正确的是()A、增大d时,φ减小B、增大Q时,φ减小C、将A板向上提一些时,φ减小D、在两板间插入云母片时,φ减小解析静电计是在验电器的基础上制成的,用来测量电势差,把它的金属球跟一个导体连接,把它的金属外壳跟另一个导体连接(或者同时接地),从指针的偏转角度就可以测出两个导体间的电势差如果AB两极板间的电势差变大时,φ变大;如果AB两极板间的电势差变小时,φ减小减小图中的平行板电容器充电后与电源断开,因此Q不变选D例6如图4所示,一平行板电容器跟一电源相接当K闭合时,平行板电容器极板AB间的一带电的液滴恰好静止若将两极板间距离增大为原来的两倍,那么液滴的运动状态如何变化?解析带电液滴静止时,所受的电场力和重力平衡,液滴带负电液滴所受的重力不变,当两板间距离变化时液滴的运动状态将随电场力的变化而变化,因为电场力F=Eq,所以只要分析场强E的变化情况即可如果K闭合,将AB两板间距离增大到原来的两倍,电势差不变,由可知,场强减小为原来的一半原来的Eq=mg,现在,合外力,,方向竖直向下,液滴将向下做初速度为零的加速度为g/2的匀加速直线运动自己讨论若先将K断开,再将两极板间距增大为原来的两倍,液滴的运动状态如何变化?通过以上的分析,不难看出,理解电容的定义式和平行板电容器的决定式是非常重要的,同时必须对电场中一些基本概念非常的熟悉电话13857434765办公室0574-88916843E-mail wqqqqw@yahoo.com.cn(可以根据自己的需要进行修改,如果发表,请寄一份样刊,谢谢)。