电场与电场强度的关系以及电容器.ppt

1、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,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 UEd 只适用于匀强电场的计算；

2、 （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 EU/d 可得到场强的另一个单位：V/m,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，ab4cm，bc10cm，将一个带电量为 2108C 的电荷从 a 移到 b时，电场力做功4106J，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：5106，450 分析：根据电势差定义UW/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UEd，则： Uab ：Ubcdab：dbc 可得： UbcUab (bc

3、cos60)/ab250V 将此电荷从 b 移到 c 电场力做功 Wbcq Ubc5106J ac 间电势差UacUab + Ubc450V,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qEd B减少了 qEd

4、C增加了 qE/d D减少了 qE/d,答案：A 电场力做负功， 电势能增加，且qUqEd,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WEk知,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UA15V，UB3V，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UEd 可知 UABUDC，所以 D点电势为9V 答案：9,第八节 电容器 电容,整个

5、装置具有储存电荷的功能,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 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。,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 1、电容 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。,单位：法拉（F） 1F1CV

6、常用单位有微法（F），皮法（pF） 1F106F1012pF,例题1： 一个电容器所带电量为61011C，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（1）,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。,（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，

7、静电计指针偏角减小。 分析：d增大，Q不变，U增大，根据 CQ/U， 可分析出 C减小。 d减小时，U减小，根据CQ/U ，可分析出C增大。,说明 C 1/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CQ/U，说明C增大， S减小，Q不变，U增大，根据CQ/U，说明C减小。,说明 CS,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,其中为介电常数，k为静电力恒

8、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（ ） AA板向上移动 BB板向右移动 CA、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 CQ/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 Cs/4kd， 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

9、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/4kd，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

10、上看，可以分为固定电容器和可变电容器两类 按电 解质 分类有：有机介质电容器、无机介质电容器、电解电容器和空气介质电容器等。 按极板的形状分，有平行板电容器、柱形电容器、球形电容器等 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U20，那么，当该电荷的电势能为4J时，其动能大小为（ ） A16J B10J C6JD4J,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 U12U2

11、3 U20 U1U3，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E10J， 4J EkE6J,4如图，两平行金属板间电场是匀强电场，场强大小为 1.0104V/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1.01012 C 的点电荷置于C点，其电势能为_J,答案：40，61011,6如图所示，匀强电场电场线与AC平行，AB与AC成60，把108 C的负电荷从A移到B，电场力做 6108J 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CA，5V,8、关于电容器的电容下列说