电场与电场强度的关系以及电容器.ppt

电势差与电场强度的关系 电容器高二物理主讲教师：王华第七节电势差与电场强度的关系•场强是跟电场对电荷的作用力相联系的•电势差是跟电场力移动电荷做功相联系的•它们都是描述电场性质的物理量•我们以匀强电场为例分析它们的关系•分析：沿着电场线方向，也就是沿着场强的方向，电势越来越低•从图中可以看出沿AB、AD、AC方向，电势都在降低•但沿AB方向距离最短，即降低得最快，而AB方向即为场强方向1、场强的方向是指向电势降低最快的方向2、匀强电场场强与电势差的关系 如图，设AB间距离为d，电势差为U，场强为E把正电荷q从A点移到B时，电场力所做的功为 WFsqEd 利用电势差和功的关系，这个功又可求得为 WqU比较这两个式子，可得 WqEdUq即 UEd 或 EU/d•即：在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积•注意：（1）公式 UEd 只适用于匀强电场的计算； （2）公式中U为两点间电压，E为场强，d为两点间距离在场强方向的投影3．由 EU/d可得到场强的另一个单位：V/m 即“伏/米”和“牛/库”是相等的 1焦/库1牛米1伏/米————————牛/库 1米1库米 例题．例题．如图所示的匀强电场中有a、b、c三点，ab与场强方向平行，bc与场强方向成60角，ab4cm，bc10cm，将一个带电量为 2108C 的电荷从 a 移到 b时，电场力做功4106J，则将此电荷从 b 移到 c 电场力做功_____J，ac 间电势差为_____V．•答案：5106，450•分析：根据电势差定义UW/q，可求出ab两点之间的电势差，Uab Wab /q  200V；又根据匀强电场电势差与场强的关系式UEd，则： Uab ：Ubcdab：dbc可得： UbcUab (bc·cos60)/ab250V将此电荷从 b 移到 c 电场力做功Wbcq Ubc5106Jac 间电势差UacUab + Ubc450V2、关于静电场的说法中正确的是 [ ]A．在匀强电场中，任意两点间的电势差与这两点间的 距离成正比B．在匀强电场中，电势降低的方向就是场强的方向C．电荷在等势面上移动时不受电场力D．若电场力对电荷做正功，电荷的电势能一定减小， 而动能不一定增加 答案：D3．如图所示，在场强为E 的匀强电场中，有一个带电量为q 的负电荷，从A点移到B点，设A、B连线与电场线平行，A、B间距离为d，则可知此电荷在B点的电势能比在A点的电势能（ ）A．增加了qEdB．减少了 qEdC．增加了 qE/dD．减少了 qE/d 答案：A∵ 电场力做负功，∴ 电势能增加，且△qUqEd4．如图所示，一个动能为Ek的电子垂直于A 板从小孔 C 进入匀强电场，能达到的最大距离为 2/3d ，设电子电量为e，A 板接地，则 B 板电势为 V． •提示：设匀强电场的场强为E，根据动能定理W△Ek知 ∴ E3Ek/2ed ∵ UA0∴ UB3Ek/2e答案：3Ek/2e5．图中，A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点．已知A、B、C三点的电势分别为UA15V，UB3V，UC 3V．由此可得UD V．•提示：匀强电场方向未知，但AB与DC平行且等长，AB、DC在电场线方向上投影必等长，由UE·d 可知UABUDC，所以 D点电势为9V．答案：9第八节 电容器 电容•整个装置具有储存电荷的功能整个装置具有储存电荷的功能一、电容器一、电容器1、 构成：任何两个彼此绝缘、相互靠近的导体可组成一个电容器，能够贮藏电量和能量。

两个导体称为电容的两极2、 电容器的充放电①充电：使电容器两极带异号电荷的过程 充电过程中其它形式的能转化为电能②放电：使电容器两极失去所带电荷(正负电荷中和) 放电过程中电场能转化为其它形式的能•电容器能够容纳电荷的多少与什么有关呢？•类比于柱形水容器二、电容二、电容1、电容•①定义：电容器所带的电量与两极板电势差之比叫电容器的电容•电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量即在C一定情况下，Q正比于U用图像表示，Q-U函数为正比例函数②定义式：C = 可得 QCU，由C ③单位：法拉（F） 1F1C／V常用单位有微法（μF），皮法（pF） 　 1F106μF1012pF例题1： 一个电容器所带电量为61011C，其两极板间的电压为60V，求：（1）它的电容是多少？（2）若使它的电量减少一半，它的电容是多少？（3）若使它两极间的电压增加2V，应增加多少电量？•解解（1） （2）对同一电容器，电容是常数，故 C11012F（3）由电容的意义，可知故 ΔQC·ΔU21012（C） 2、平行板电容器的电容： （1）构成：两块平行相互绝缘金属板构成的电容器。

注意：Q是某一极板所带电量的绝对值2）电容公式 C　　　　=（3）影响平行板电容器电容的因素 •演示实验：•实验说明：•静电计的作用： 显示电容器两极板间电压；•给电容器充电完毕后，断开极板与起电机连线，电容器所带电量Q不变•实验现象a）改变电容器两极板间距离•板间距增大时，静电计指针偏角变大，•板间距减小时，静电计指针偏角减小•分析：d增大，Q不变，U增大，根据 CQ/U， 可分析出 C减小d减小时，U减小，根据CQ/U ，可分析出C增大说明说明 C C    1/d1/d•实验现象b）改变两板正对面积S，可观察到 •S 增大时，指针偏角变小；•S减小时，指针偏角变大•分析： S增大，Q不变，U减小，根据CQ/U，说明C增大， S减小，Q不变，U增大，根据CQ/U，说明C减小•说明 CS•实验现象c）固定两板位置不变，把电介质板插入，可观察到•电介质板进入过程中，静电计指针偏角变小•说明：两极板间插入电介质•时比不插入电介质时电容大（4）平行板电容器电容的决定式 C 其中ε为介电常数，k为静电力恒量 ，d为两极间距；S为两极正对面积。

例题2：如图所示，平行金属板A、B组成的电容器，充电后与静电计相连．要使静电计指针张角变大，下列措施中可行的是将（ ） A．A板向上移动 B．B板向右移动 C．A、B之间充满电介质 D．使A板放走部分电荷•分析：电容器充电后与静电计相连，说明电容器两极板上所带电量不变•静电计指针张角变大，表示电容器两极板间电压变大•根据电容定义式 CQ/U，Q不变，U变大，说明电容C变小•根据平行板电容的决定式 Cs/4kd，•当A板向上移动时，S变小，C变小；•当B板向右移动时，d变大，C变小•若使A、B之间充满电介质则C变大，U变小；•若使A板放走部分电荷则Q变小，U变小答案：AB例题3: 平行板电容器与电池相连，当二极板间距离减小后，则二板间的电压U和电场强度E，电容器电容C及电荷量Q与原来相比：A. U不变，E不变，C不变，Q不变B. U不变，E变小，C变小，Q变小C. U不变，E变大，C变大，Q变大D. U不变，E不变，C变大，Q变小•分析：因为平行板电容器始终与电源相连，所以两板间电压不变•根据平行板电容器电容的决定式C=s/4kd，d减小，所以C增加；•又因为平行板间为匀强电场，根据E=U/d，U不变，d减少，故E增大。

•根据两板所带电量Q=CU，U不变，C增大，所以电荷量Q增大正确答案为C（三）常用电容器 •从构造上看，可以分为固定电容器固定电容器和可变电容器可变电容器两类 •按电 解质 分类有：有机介质电容器有机介质电容器、、无机介质电容器无机介质电容器、、电解电容器电解电容器和空气介质电容器空气介质电容器等•按极板的形状分，有平行板电容器平行板电容器、、柱形电容器柱形电容器、、球形球形电容器电容器等．•电容器的击穿电压：加在电容器两端的极限电压，超过此电压，电介质将被击穿3．如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，且相邻两等势线间的电势差相等．一正电荷在等势线U3上时，具有动能20J，它在运动到等势线U1上时，速度为零．令U20，那么，当该电荷的电势能为4J时，其动能大小为（ ）A．16J B．10J C．6JD．4J 答案：C•解：正电荷从等势线U3运动到等势线U1上时，克服电场力做功，电势能增加了20J．∵ U12U23 U20∴ U1U3，则点电荷在等势线U1处电势能为10J，在U3 处电势能为10J．电荷的总能量E10J，∵ 4J∴ EkE6J4．如图，两平行金属板间电场是匀强电场，场强大小为 1.0104V/m，A、B两板相距1cm，C点与A相距 0.4cm，若B接地，则A、C间电势差UAC______V；将带电量为1.01012 C 的点电荷置于C点，其电势能为_________J．•答案：40，610116．如图所示，匀强电场电场线与AC平行，AB与AC成60，把108 C的负电荷从A移到B，电场力做 6108J 的功，AB间距为6cm，则电场方向由 到 ，若设B处电势为1V，则A处电势为 V．•答案：场强方向为C→A，5V8、关于电容器的电容下列说法正确的是（ ）A．它是表征电容器容纳电荷本领的物理量B．它是表征电容器容纳电量多少的物理量C．电容器没有带电时，电容为零D．电容器的电容由电容器本身决定，与它是否带电无关•答案：AD10．有一电容器，带电量为1.0105C，两板间电压为200V，如果使它的带电量再增加1.0106C，这时它的电容是_______F，两板间电压是_______V．•答案：5108，220 。