电容器 静电现象的应用

1、高三物理二轮专题学案电容器静电现象的应用课时：1 编写人：郭 云 编号：23【知识导引】一、处理平行板电容器内部E、U、Q变化问题的基本思路1.首先要区分两种基本情况；(1)电容器始终与电源相连时，电容器两极板电势差U保持不变；(2)电容器充电后与电源断开时，电容器所带电荷量Q保持不变.2.赖以进行讨论的物理依据有三个：(1)平行板电容器电容的决定式C；(2)平行板电容器内部为匀强电场，所以场强E；(3)电容器所带电荷量QCU.二、带电粒子在平行板电容器内运动和平衡的分析方法带电粒子在平行板电容器中的运动与平衡问题属力学问题，处理方法是：先作受力分析和运动状态分析，再结合平衡条件、牛顿运动定律

2、、功能观点进行分析和求解.三、电容器在直流电路中的处理方法电容器是一个储存电荷的元件，在直流电路中，当电容器充放电时，电路中有充放电电流，一旦达到稳定状态，电容器在电路中相当于一个阻值无限大的元件，在电容器处看做断路，简化电路时可去掉它，简化后若要求电容器所带电荷量时，可以在相应的位置补上.【典例精析】1.平行板电容器内部E、U、Q的关系【例1】一平行板电容器电容为C，两极板间距为d，接到一电压一定的电源上，电容器的带电量为Q，电容器与电源始终保持连接.把两极板距离变为，则电容器的电容为，两极板电压为，电容器带电荷量为，两极板的场强为.【思维提升】若上题中平行板电容器充电后，切断与电源的连接，

3、电容器d、S、r变化，将引起电容器C、Q、U、E怎样变化？可根据切断电源后Q不变，再由以下几式讨论C、U、E的变化.CUE【拓展1】一平行板电容器充电后S与电源断开，负极板接地，在两极间有一正电荷(电荷量很小)固定在P点，如图所示.以U表示两极板间的电压，E表示两极板间的场强，表示该正电荷在P点的电势能，若保持负极板不动，而将正极板移至图中虚线所示位置，则( )A.U变小，不变 B.E变大，不变 C.U变小，E不变 D.U不变，不变2.带电粒子在平行板电容器内运动和平衡的分析【例2】如图所示，在空气中水平放置的两块金属板，板间距离d5.0 mm，电源电压U150 V.当开关S断开，金属板不带电

4、时，极板中的油滴匀速下落，速度为v0，然后闭合S，则油滴匀速上升，其速度大小也是v0，已测得油滴的直径D1.10106 m，油滴密度1.05103 kg/m3.已知油滴运动时所受空气阻力与油滴速度成正比，不计空气浮力，元电荷e1.61019 C，求油滴的带电荷量.【思维提升】本题考查了带电粒子在平行板电容器间的运动，属于力学问题.处理方法是：受力分析后利用平衡条件求解.【拓展2】如图所示，A，B为平行金属板，两板相距为d，分别与电源两极相连，两板中央各有一小孔M、N，今有一带电质点，自A板上方相距为d的P点由静止自由下落(P、M、N三点在同一竖直线上)，空气阻力不计，到达N点的速度恰好为零，然

5、后按原路径返回，若保持两板间的电压不变，则( )A.若把A板向上平移一小段距离，质点自P点下落仍能返回B.若把B板向下平移一小段距离，质点自P点下落仍能返回C.若把A板向上平移一小段距离，质点自P点下落后将穿过N孔继续下落D.若把B板向下平移一小段距离，质点自P点下落后将穿过N孔继续下落3.电容器在直流电路中的处理方法【例3】如图所示，电源电压恒为10 V，R14 ，R26 ，C30 F，求：(1)闭合开关S，电路稳定后通过R1的电流；(2)电流稳定后，断开开关S，求通过R1的带电量.【思维提升】电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，因此与电容器串联的电阻上无电压，当电容器和电阻并联后接入

6、电路时，电容器两端的电压与其并联电阻两端电压相等，电路中的电流电压变化时，会引起充放电.【拓展3】一平行板电容器C，极板是水平放置的，它与三个可变电阻及电源连接如图电路，有一个质量为m的带电油滴悬浮在电容器的两极板之间，静止不动.现要使油滴上升，可采用的办法是( )A.增大R1 B.增大R2 C.增大R3 D.减小R24.理解导体静电平衡的特点【例4】 如图，当带正电的绝缘空腔导体A的内部通过导线与验电器的小球B连接时，验电器的指针是否带电？【错解】因为静电平衡时，净电荷只分布在空腔导体的外表面，内部无电荷，所以，导体A内部通过导线与验电器小球连接时，验电器不带电.【错因】关键是对“导体的外表面”含义不清，结构变化将要引起“外表面”的变