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静电屏蔽电容


静电屏蔽电容
要点· 疑点· 考点
课 前 热 身 能力· 思维· 方法

要点· 疑点· 考点
1.静电屏蔽:导体球壳(或金属网罩)内 达到静电平衡后,内部场强处处为0,不受 外部电场的影响,这种现象叫做静电屏蔽.
2.电容器、电容: (1)电容:C=Q/U,式中Q指每一个极板带 电量的绝对值另外还有C=△Q/△U

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(2)电容器的充、放电.充电,在两极间加 电压、两板带等量异种电荷不断增大,直到 两极电压等于电源电压为止;放电,两极间 形成短路时两板电量中和.电容器的充、放 电过程也伴随能量的转化. (3)常用电容器有:固定电容器和可变电 容器.电解电容器有正负极,不能接反. 注意:电容器的电容是由电容器本身的因 素决定,与Q、U无关.在数值上等于两板间 每增加1V的电势差所需的电量.

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3.平行板电容器的电容: (1)公式:C=?S/(4?kd),其中,k为静电力恒量, S为正对面积 (2)二种情况的讨论: ①始终连在电源上时U一定,讨论Q、E随C的 变化情况. ②与电源断开后Q一定,讨论U、E随C的变化 情况. 能指出在每一变化过程中各种形式能量的转化.

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1.静电屏蔽有哪些用途? 〔答〕用金属罩保护电学仪器和电子设备.通信 电览外面包一层铅皮,用来防止外界电场干扰. 2.电容器在充电和放电过程中所形成的电流方向 如何?电容器在直流电路中是否有电流流过? 〔答〕充电时电流方向是从电源正极流出;放电 时是从电容器的带正电数极流出;无

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3.在研究平行板电容器的实验中,如何测量 电容器的电压?能否改用电压表?
用静电计测量,而不能用电压表.

4.画出几种常见电容器的符号
【答案】略

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【例1】两平行金属板,正对放置,充电后 两极间的电势差为2V,两极板带电量分别为 +6×10-6C和-6×10-6C,求:(1)电容C;(2) 若电势差升高1V,电容C′和所带电量Q′为 多少?

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【解析】电容器的电容C=Q/U,但电容是由电 容器的构造决定的,跟Q、U无关. (1)根据电容的定义式 C=Q/U=(6×10-6/2)F=3×10-6F (2)若电势差升高1V,电容器的电容仍不变, 而此时所带电量

Q′=CU′=3×10-6×3C=9×10-6C

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【例2】如图9-3-1的电容器C两板间有一负电 荷q静止,使q向上运动的措施是(B) A.两板间距离增大 B.两板间距离减少

C.两板相对面积减小 D.两板相对面积增大

图9-3-1

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【解析】对平行板电容器,由 E=U/d=Q/(dC),C∝?S/d, E∝Q/(?S).

式中Q/S就是极板上单位面积的带电量(电荷 密度).令?=Q/S,于是得E∝?所以电容器两板间 的场强大小,完全取决于极板上电荷分布的 密度.极板上电荷的密度越大,两板间电场线 的分布越密集,板间场强越大,

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开始时电荷受重力和电场力平衡,要 使电荷向上运动,则要增大电场力,即 要使场强E增大.由于电容器始终跟电源 两极相连,所以电容器两极板间的电压 不变,所以,当d减小时,由E=U/d可知E 增大,故选B.

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【例3】一平行板电容器充电后与电源断开,负 极板接地,在两极板间有一正电荷(电量很小) 固定在P点,如图9-3-2所示,以E表示两极板间 的场强,U表示电容器的电压,W表示正电荷在P 点的电势能.若保持负极板不动,将正极板移到 图中虚线所示的位置,则(AC) A.U变小,E不变 B.E变大,W变大 C.U变小,W不变 D.U不变,W不变 图9-3-2

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【解析】当平行板电容器充电后与电源断开 时,每板上带电量Q不变,根据例2推导出的 结论,两极间场强只与极板上单位面积的带 电量(电荷的面密度)成正比. 所以两板间场强E保持不变,由于板间距 离d减小,据U=Ed可知,电容器的电压U变小. 由于场强E不变,因此P点与接地的负极板 即与地的电势差保持不变,即P点的电势保 持不变,因此电荷在P点的电势能W保持不变. 故本题的答案为A,C.

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【解题回顾】对于电容器中场强、电势能 等问题的讨论,首先要明确条件是Q还是U 不变,再根据电容定义式C=Q/U、决定式 C=?S/(4?kd)和E=U/d、?A=?Aq等公式逐步 推导分析.


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