【考綱要求】
1、知道靜電感應現象;
2、知道什么是電容器以及常用的電容器;
3、理解電容器的概念及其定義,并能進行相關的計算;
4、知道平行板電容器與哪些因素有關及。
【考點梳理】
考點一、靜電平衡
1、靜電平衡狀態
(1)靜電平衡狀態的定義:處于靜電場中的導體,當導體內部的自由電荷不再發生定
向移動時,我們說導體達到了靜電平衡狀態。
(2)靜電平衡狀態出現的原因是:導體在外電場的作用下,兩端出現感應電荷,感應
電荷產生的電場和外電場共同的作用效果,使得導體內部的自由電荷不再定向移動。(導體
內部自由電荷雜亂無章的熱運動仍然存在著)
2、靜電平衡狀態的特點
要點詮釋:
(1)處于靜電平衡狀態的導體,內部電場強度處處為零。
導體內部的場強E是外電場E0和感應電荷產生的場E/的疊加,即E是E0 和的矢量和。當導體處于靜電平衡狀態時,必定有感應電荷的場與外電場大小相等、方向相反,即:E0 =-。
(2)處于靜電平衡狀態的導體,其表面上任何一點的電場強度方向與導體表面垂直。
如果導體表面的場強不與導體表面垂直,必定存在著一個切向分量,這個切向分量就會使得導體表面的自由電荷沿著表面切線方向運動,那么,導體所處的狀態就不是平衡狀態,與給定的平衡狀態相矛盾,所以導體表面的場強方向一定與導體表面垂直。
(3)達到靜電平衡狀態下的導體是一個等勢體,導體表面是一個等勢面。
由上面的思考題知道,無論是在導體內部還是在導體的表面上或者是由導體的內部到表面上移動電荷,電場力都不做功,這就說明了導體上任何兩處電勢差為零,即整個導體處處等勢。
(4)靜電平衡狀態導體上的電荷分布特點:
①導體內部沒有電荷,電荷只分布在導體的外表面
②導體表面越尖銳的地方電荷密度越大,凹陷的地方幾乎沒有電荷。
3、靜電屏蔽及其應用
要點詮釋:
(1)靜電屏蔽:將電學儀器用金屬外殼或者金屬網包圍起來,以防止外電場對它的影響,金屬網或者金屬殼的這種作用就叫做靜電屏蔽。
(2)實驗及解釋:如圖甲所示,使帶電的導體接近驗電器,靜電感應使得驗電器的金箔張開。若用一個金屬網將驗電器罩住,再使帶電金屬球靠近,驗電器的金箔不會張開,如圖乙所示,即使用導線把驗電器和金屬網連接,箔片也不張開。可見金屬網可以把外電場遮住——由于靜電感應使金屬網內部場強為0,使內部不受外電場的影響。
考點二、電容器
1、電容器
兩個彼此絕緣又相互靠近的導體就是一個電容器。
2、電容器的工作狀態——充電和放電
充電就是使電容器帶電的過程如圖所示。放電就是使充電后的電容器失去電荷的過程,如圖所示。電容器的帶電荷量是指一個極板所帶電荷量的絕對值。
3、電容
電容是描述電容器容納電荷本領的物理量。電容器所帶電荷量與極板間電壓的比值叫電容。定義式為,其中C與Q、U無關,僅由電容器自身決定。(又是一個用比值法定義的物理量,與電場強度理解方法一樣)
單位1F=1 C/V=
4、平行板電容器的電容
C跟電容器的正對面積、介電常數成正比,跟極板間距成反比,即,其中k為靜電力常量。一帶電平行板電容器兩極板間的電場可認為是勻強電場, 如圖所示。
5、探究影響平行板電容器電容的因素
要點詮釋:
(1)如圖所示,保持Q和d不變,S越小,電勢差越大,表示電容C越小。
(2)如圖所示,保持Q和S不變,d越大,電勢差U越大,表示電容C越小。
(3)如圖所示,保持Q、S不變,插入電介質后,電勢差U越小,電容C越大。
6、常見的電容器
常見的電容器有:聚苯乙烯電容器、紙質電容器、電解電容器、可變電容器、平行板電容器。電解電容器連接時應注意其“+”“一”極。
7、平行板電容器的兩類典型問題
要點詮釋:
(1)電容器兩板間的電壓U保持不變(與電源連接)
平行板電容器充電后,繼續保持電容器兩極板與電池兩極相連接,電容器的、S、變化,將引起電容器的C、Q、U、E的變化。
可根據下列幾式討論C、Q、E的變化情況:
當d、S發生變化時,,,。
(2)電容器的電荷量Q保持不變(與電源斷開)
平行板電容器充電后,切斷與電源的連接,電容器的、S、變化,將引起電容器的C、Q、U、E的變化。
可根據下列幾式討論C、U、E的變化清況:
,,。
【典型例題】
類型一、電場中的導體
例1、如圖,驗電器A與B的頂端各安裝了一個上端開有小孔的金屬圓筒,驗電器B帶有正電荷,用帶有絕緣柄的金屬小球C,在下列操作中能使A帶的電荷最多的是( )