等勢面、電勢差跟電場強度的關系、電容器與電容

北京四中編稿老師：岳鵬審稿老師：唐挈責編:郭金娟等勢面、電勢差跟電場強度的關系、電容器與電容主要內(nèi)容：一、等勢面電場中電勢相等的點構(gòu)成的面叫做等勢面。等勢面與電場線一樣，是用來形象、直觀地描述電場而假想的曲面；相鄰等勢面間的電勢差相等時，等勢面的疏密表示電場的強弱；等勢面處處與電場線垂直，沿等勢面移動電荷電場力不做功；電場線由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面；兩個電勢不同的等勢面不相交。二、電勢差跟電場強度的關系u_場強的方向是指向電勢降低最快的方向。在勻強電場中，U=Ed或E=d，式中的d表示勻強電場中任意兩點沿場強方向的距離，U表示這兩點的電壓。三、電容器電容器的電氣設備中的一種重要元件，在電子技術(shù)和電工技術(shù)中有很重要的應用，例如在空調(diào)、電風扇、洗衣機、電視機、收音機中都有電容器。電容器的充電、放電電容器這種元件能容納（儲存）電荷，這也是'電容器”這個名字的由來：象水杯是盛水的容器一樣，電容器是“盛”電荷的容器。使電容器帶電叫做充電。使充電后的電容器失去電荷叫做放電。電容器在電路中的基本功能：能容納（儲存）電荷，可以反復充電、放電。通過前面的學習我們知道，兩個彼此絕緣而又相互靠近的導體，就具有容納電荷的本領，因此，任何兩個彼此絕緣而又互相靠近的導體都可以看成一個電容器。構(gòu)成電器的這兩個導體就是電容器的兩個極。兩塊正對的平行金屬板，它們相隔很近而且彼此絕緣，就組成一個最簡單的電容器，叫做平行板電容器。充電時總是使電容器的一個極板帶正電，另一個極板帶等量的負電。每個極板所帶電量的絕對值，叫做電容器所帶的電量。充電后的電容器兩極板間有電場，兩極板間有電勢差（電壓）。用一根導線把電容器的兩極接通，兩極板上的電荷互相中和，電容器就不帶電了。放電后的電容器兩極板間不再有電場，也沒有了電勢差。電容器雖然都能容納電荷，但是不同的電容器容納電荷的本領大小不同。這就需要引入一個新的物理來描述電容器的這種本領。電容實驗表明，對于任何一個電容器來說，Q/U=恒量；對于不同的電容器，此比值一般不同。比值Q/U表示了電容器本身的性質(zhì)，即電容器的兩極板間的電勢差增加1V所帶的電量多少。Q/U越大，說明電容器容納電荷的本領越大。在物理學上，把這個比值定義成一個新的物理量，用來表征電容器容納電荷的本領大小。電容器所帶的量（Q）跟它的兩極板間的電勢差（U）的比值，叫做電容器的電容（C）。用公式表示為：C號電容的單位：法拉，簡稱法，符號是F，1F=1C/V。常用單位還有微法（吁）、皮法（pF），有時還會見到納法（nF）。它們間的換算關系是：1F=106|iF=109nF=10i2pF思考：（1）有兩個電容器，甲的電容比乙的大，那么，是不是甲的帶電量一定比乙的多呢？（不一定。因為電容器的帶電量Q是由C和U共同決定的。在電壓U相同時，C大的Q較大；若U不同，則不能確定。）（2）由C=Q/U，能不能得出：C^Q或C^1/U?（不能。根據(jù)用比值定義物理量的特點可知，Q/U可以量度C的大小，但是C并不由Q和U決定，而是由電容器本身所決定。）3.平行板電容器平行板電容器的電容C，跟介電常數(shù)8成正比，跟正對面積S成正比，跟極板的距離d成反比。Ank&這些物理量之間的定量關系是C=，k是靜電力常量。這也是平行板電容器的決定式。一般說來，電容器的電容是由兩個極板的大小和形狀、兩個極板的相對位置以及它們間的電介質(zhì)決定的。4.常用電容器從構(gòu)造上來看，常用電容器可分為固定電容器和可變電容器兩類。由于所用的電介質(zhì)不同，固定電容器又可分為紙介電容器、云母電容器、瓷介電容器、電解電容器等。電容器在電路圖中的符號為：II加在電容器兩極上的電壓不能超過某一限度，超過這個限度，電介質(zhì)將被擊空，電容器于是?——e損壞，這個極限電壓叫做擊穿電壓。電容器的額定電壓是電容器長期工作所能承受的電壓，它比擊穿電壓要低。電容器上一般都標明了它的電容和額定電壓的數(shù)值。二、練習：關于電場強度E,下列說法正確的是：（）根據(jù)公式E=F/q,E跟檢驗電荷的電量q成反比根據(jù)公式E=kQ/r2,E跟場源電荷的電量Q成正比根據(jù)公式E=U/d，電場中兩點的距離越大，場強E越小根據(jù)公式F=kqiq2/r2，kq/r2就是qi在q2處的場強關于電場強度和電勢，下述說法正確的是：（）由公式E=F/q可知，E與F成正比，與q成反比由公式U=Ed可知，在勻強電場中，E為恒量，任意兩點間的電勢差與這兩點間的距離成正比電場強度為零處，電勢不一定為零無論正電荷還是負電荷，當它在電場中移動時，若電場力做功，它一定是從電勢高處移到電勢低處，并且它的電勢能一定減少。下列說法中正確的是：（）在靜電場中沿電場線方向的各點電勢一定不相等，場強大小一定相等。在靜電場中沿電場線方向的各點電勢一定降低，場強大小不一定相等。在靜電場中同一等勢而上各點電勢一定相等，場強大小不一定相等。在靜電場中，點電荷q沿任意路徑從a點移至b點，只要a、b在同一等勢面上，則電場力做功一定為零。以下有關場強和電勢的說法中，正確的是：（）在正的點電荷的電場中，場強大的地方電勢一定比場強小的地方高在正的點電荷的電場中，場強大的地方電勢一定比場強小的地方低在負的點電荷的電場中，各點電勢均為負值，距此負電荷越遠處電勢越低，無限遠處電勢最低在負的點電荷的電場中，各點電勢均為負值，距此負電荷越遠處電勢越高，無限遠處電勢最高在下面關于電勢和電勢能的說法中，正確的是：（）電荷在電場中電勢高的地方，具有電勢能較大電荷在電場中電勢高的地方，它的電量越大，所具有的電勢能也越大在正的點電荷的電場中的任一點，正電荷所具有的電勢能一定大于負電荷所具有的電勢能在負的點電荷的電場中的任一點，正電荷所具有的電勢能一定小于負電荷所具有的電勢能如圖所示，兩個固定的等量異種電荷，在它們連線的垂直平分線上有a、b、c三點，則:（）a點電勢比b點高a、b兩點場強方向相同a、b、c三點與無窮遠處電勢相等D?一帶粒子（不計重力）在a點無初速釋放，則它將在ab連線上運動如圖所示，實線為電場線，虛線為等勢面，且相鄰兩等勢面的電勢差相等，一正電荷在等勢面U3上時，具有動能20J，它運動到等勢面U1時速度為零，令U2=0，那么該電荷的電勢能為4J時，其動能為J。兩帶電平行金屬板，帶等量異種電荷，要使兩極板間的電壓加倍而場強減半，可以采用的辦法是：（）兩板的電量加倍，而距離變?yōu)樵瓉淼?倍電量加倍，而距離變?yōu)樵瓉淼?倍電量減半，而距離變?yōu)樵瓉淼?倍電量減半，而距離變?yōu)樵瓉淼?倍如圖所示，充電后的平行板電容器跟靜電計相連：（）若兩極板距離增大，則指針偏角變大若兩極板距離減小，則指針偏角變大C.若兩極板插入介質(zhì)板，則指針偏角變大若把極板錯開，則指針偏角變大兩個平行板電容器之比C1:C2=3：1，極板上所帶電量之比Q1:Q2=6:1。兩個電子分別從兩個電容器的負極板運動到正