静电平衡-电容
静电平衡条件
(1) 把外球壳接地后， 再与地绝缘， 求电势分布
(2) 再把内球接地， 求内球的电量和
外球壳的电势
【解】（1）把外球壳接地后，再与地绝缘， 求电势分布
关键是求出电荷的分布情况：
R3 R2
o q
R1
-q
内球的 q 均匀地 分布在它的外表面；
外球壳 内表面均匀地分布 q内=-q
外表面无电荷 q外=0；
2π 0
ln R2
R1
C0
ε0 S d
R1 R2
C0
4π 0 R1 R2
R2 - R1
2、电介质对电场的影响
E0
σ0
E
- σ0
σ0
- σ0
（有规则，表面有极化电荷产生）
（无规则，处处电中性）
正是这些极化电荷 的电场削弱了电介 质中的电场。
实验：插入电介质后，电压变小
U U0
现在就可以来计算电势分布了：
用叠加法
R3 R2
q
o Ⅰ
R1
Ⅲ ⅡⅣ
-q
Ⅰ区：1
4
q
π 0 R1
4
q
π 0 R2
Ⅱ区：2
q 4 πε0r
q
4 π 0 R2
Ⅲ区：3
q
4 π0r
q
4 π0r
0
Ⅳ区：4
q
4 π0r
q
4 π0r
0
也可以用电势定义法，即场强积分法（略）。
也称 电介质 dielectric 3.半导体 介于上述两者之间 semiconductor
静电场知识点总结
静电场知识点总结静电场知识点总结如下：1.电场强度：描述电场中力的性质的物理量，表示单位电荷在电场中受到的力。
点电荷场强公式：E = kQ/r^2。
2.库仑定律：描述两个点电荷之间的相互作用力的规律，公式为F = kQ1Q2/r^2。
3.电势：描述电场能的性质的物理量，表示单位正电荷在电场中具有的势能。
等势面与电场线垂直，且从高电势指向低电势。
4.电势差：描述电场中两点之间电势的差值，等于单位正电荷在这两点间移动时电场力所做的功。
公式为U = Ed。
5.电场力做功：电荷在电场中移动时，电场力对电荷做功，与移动距离和电势差有关，公式为W = qU。
6.电容：描述电容器容纳电荷本领的物理量，由电容器本身的结构决定。
公式为C = Q/U。
7.静电感应：将一个带电体靠近导体时，由于静电感应，导体靠近带电体的一端会出现异种电荷，远离的一端会出现同种电荷。
8.静电平衡状态：导体中的自由电荷受到电场力的作用，将重新分布，最终达到静电平衡状态。
此时导体内部无净电荷，导体表面是等势面。
9.静电屏蔽：将一个空腔导体置于外电场中，静电平衡时，空腔内感应电荷的电场与外电场在空腔内部相互抵消，从而使得空腔内部不受外部电场的影响。
10.高斯定理：通过闭合曲面的电通量等于该闭合曲面内所包围的电荷的代数和除以真空电容率。
公式为∮E·ds = ∑q/ε0。
这些知识点涵盖了静电场的各个方面，包括电场强度、库仑定律、电势、电势差、电场力做功、电容、静电感应、静电平衡状态、静电屏蔽和高斯定理等。
通过理解和掌握这些知识点，可以对静电场有更深入的理解。
静电平衡的原理和应用
静电平衡的原理和应用原理静电平衡是指在电荷系统中，各个电荷之间的相互作用力达到平衡的状态。
这种平衡状态为静电平衡，它是基于库仑定律和保守场的电势能概念的基础上形成的。
静电平衡的原理主要包括以下几个方面：1.库仑定律：静电平衡基于库仑定律，即两个点电荷之间的相互作用力与它们之间的距离平方成反比，与电荷的大小成正比。
根据库仑定律，电荷的大小和位置会影响静电平衡状态。
2.电势能：静电平衡还依赖于电势能的概念。
电势能是描述电荷在电场中位置所具有的能量。
在静电平衡状态下，电荷之间的相互作用力所做的功总和为零，即电荷的电势能保持不变。
通过调整电荷的位置和数量，可以使得电势能达到平衡状态。
3.保守场：静电平衡是基于保守场的概念。
保守场是指力场中做功与路径无关，只与初末位置有关的场。
静电场满足保守场的性质，因此在静电平衡状态下，电荷的位置和电势能是保守场的函数。
应用静电平衡的原理不仅仅应用于物理实验室中的研究，还有许多实际应用。
以下是一些静电平衡原理的应用案例：1.静电喷涂技术：静电平衡原理被应用于喷涂技术中。
通过在涂料喷涂过程中给予喷枪电荷，可以使液滴在喷涂前获得相同的电荷，并通过静电作用在物体表面均匀分布，从而实现涂层的均匀、节约用料和减少飞溅等效果。
2.静电质量计：静电平衡原理在质量测量中起到重要作用。
静电质量计通过将待测物体与一个电荷平衡装置接触，利用静电力的大小与电荷数目成正比的特点，通过调整电荷平衡装置的电荷，使其与待测物体的静电力达到平衡，从而测量待测物体的质量。
3.静电除尘器：静电平衡原理在除尘领域有着广泛的应用。
静电除尘器利用静电吸附和静电击打的原理，通过在烟尘流经的通道中设置带电电极，使烟尘带电并吸附在电极上，然后利用静电击打的方式将烟尘从电极上脱落，从而达到高效除尘的效果。
4.静电生成器：静电平衡原理被应用于静电生成器中。
静电生成器利用摩擦、摩擦电和电容器的原理，通过调整物体之间的电荷分布和电势差，产生静电，从而实现电荷的分离和积累，达到静电放电或者驱动其他电子设备的效果。
7静电平衡及电容典型例题
静电平衡及电容典型例题一．静电平衡●电场分布1.(1986 年全国高考试题 ) 如图，长为 L 的导体棒原来不带电，现将一带电量为 q 的点电荷放在距棒左端为 R 的某点 . 当达到静电平衡时，棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强的大小为多大 ?答案：kq2 R L22. ［多选］如图所示，在水平放置的光滑金属板中点的正上方，有带正电的点电荷面绝缘、带正电的金属球( 可视为质点，且不影响原电场) 以速度v0开始在金属板上向右运动，在运动过程中（）Q. 一表A.小球做匀速直线运动B.小球做先减速，后加速运动C.小球的电势能保持不变D.电场力对小球所做的功为零答案： ACD解析：水平放置的金属板处于点电荷Q的电场中而达到静电平衡状态，是一个等势体，其表面处电场线处处与表面垂直，故带电小球（表面绝缘，电量不变）在导体表面滑动时，电场力不做功，故小球做匀速直线运动，所以A、 C、 D选项正确 .●电荷分布3.如图所示，把一个带正电的小球放入原来不带电的金属空腔球壳内，其结果可能是（）A．只有球壳外表面带正电B．只有球壳内表面带正电C．球壳的内、外表面都带正电D．球壳的内表面带正电，外表面带负电答案： A4.如图所示，绝缘导体 A 带正电，导体不带电，由于静电感应，使导体 B 的 M 端带上负电，而 N 端则带等量的正电荷 .（1）用导线连接 M 、N，导线中有无电流流过？（2）若将 M 、N 分别用导线与大地相连，导线中有无电流流过？方向如何？答案：（ 1）无（ 2）有，电流均由导体 B 流向大地解析： A 为带正电的场源电荷，由正电荷即形成的电场的电势分布可知：U A＞ U B＞ U地，其中，B 是电场中处于静电平衡的导体.U M=U N=U B.当用导线在不同位置间连接时，电流定由高电势流向低电势，而在电势相等的两点间连接时，则导线中无电流通过（1）因为 U M=U N，故导线中无电流.. 所以：（2）因为U M=U N=U B＞U 地，所以无论用导线将M还是N 与大地相连，电流均由导体 B 流向大地.5.图中， A、B 为带异种电荷的小球，将两个不带电的导体棒C、D 放在两球之间，当用导线将C、 D 棒上的 x、y 两点接起来，导体中的电子将向哪个方向迁移?答案：从 y 向 x 迁移6.如图所示，将悬在细线上的带正电的小球 A 放在不带电的金属卒心球 C 内( 不与球壁接触 ) ，另有一个悬挂在细线上的带负电小球 B 向C 靠近，于是（）A． A 往左偏离竖直方向， B 往右偏离竖直方向B． A 的位置不变， B 往右偏离竖直方向C． A 往左偏离竖直方向， B 的位置不变D． A 和 B 的位置都不变答案： B二、电容Q7. 对电容 C＝U，以下说法正确的是()A．电容器充电电荷量越多，电容增加越大B．电容器的电容跟它两极板间所加电压成反比C．电容器的电容越大，所带电荷量就越多D．对于确定的电容器，它所充的电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变答案： D解析：电容是描述电容器储存电荷特性的物理量，一旦电容器确定了，电容C便不再变化．C Q＝U是定义式，不是决定式，无论带电荷量Q和电压 U如何变化，其比值始终不变．因此，应选 D.8.［多选］某电容器上标有“ 1. 5μF，9V”，则该电容器（）A．所带电荷量不能超过 1. 5× 10- 6B．所带电荷量不能超过- 5 C 1. 35×10 CC．所加的电压不应超过9V D．该电容器的击穿电压为9V 答案： BC●C＝Q的应用U9.如图所示，电源 A 两端的电压恒为 6 V，电源 B 两端的电压恒为 8 V，当开关 S从 A 扳到 B 时，通过电流计的电荷量为 1.2× 10－5C，则电容器的电容为 ()－ 5－ 6 A．2× 10 F B． 1.5× 10F－ 6－ 7C．6×10 F D． 8.6×10 F答案： D解析：当开关 S 接A时，电容器上极板带正电，所带电荷量Q＝ CU A，当开关S扳到 B 时，电容器上极板带负电，所带电荷量 Q′＝ CU，该过程中通过电流计的电荷量Q＝ Q＋ Q′＝ C( UB A ＋U B)＝1.2×10－5C，解得电容C≈8.6×10－7 F ，选项 D 正确．●电容的充放电10.(2014 ·福建龙岩一中高二期中 )如图所示为某一电容器中所带电量和两端电压之间的关系图线，若将该电容器两端的电压从40 V 降低到 36 V，对电容器来说正确的是 ()A ．是充电过程B．是放电过程－ 2FC．该电容器的电容为 5.0× 10D．该电容器的电量变化量为0.20 C答案： BQ 0.2解析：由 Q＝ CU知， U降低， Q减小，故为放电过程，A错误B正确；由 C＝U＝40 F ＝5×10－3 F ，可知 C 错误；Q＝C U＝5×10 －3×4 C＝ 0.02 C ， D 错误．故选 B.11.如图所示，是一个由电源、电阻R 与平行板电容器组成的串联电路，在减小电容器两极板间距离的过程中 ()A ．电容器 A 板始终带正电荷B．电容器的电容变小C．电阻 R 中有从 a 流向 b 的电流D．电阻 R 中有从 b 流向 a 的电流答案： AD解析：电容器 A 板始终和电源正极相连，所以 A 板带正电荷，A正确；板间距离减小，所以电容增大， B 错；由于电容增大，电源继续向电容器充电，所以电流方向为从b 向，故 Da正确．四. 动态问题●电压不变12. ［多选］平行板电容器保持与直流电源两板连接，充电结束后，电容器电压为U，电量为 Q，电容为 C，极板间的场强为 E. 现将两板正对面积增大，则引起的变化是（）A．Q 变大B．C 变大C．E 变大D．U 变小答案： AB13. ★某电容式话筒的原理示意图如图所示， E 为电源， R 为电阻，薄片P 和 Q 为两金属极板．对着话筒说话时，P 振动而 Q 可视为不动．在 P、Q 间距增大过程中()A ． P、Q 构成的电容器的电容增大B ． P 上电荷量保持不变C ． M 点的电势比 N 点的低D ． M 点的电势比 N 点的高 答案： Dε r S解析： P 、Q 间距增大，根据 C ＝4π kd ，C 减小， A 选项错误．电容器极板电压保持不变，根据 ＝Q， P 上电荷量减少，电容器放电，方向为 到 ，B 、 C 选项错误， D 选项正确．C UM N●电荷量不变14. 一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容 C 和两极板间的电势差 U 的变化情况是 ( ) A ．C 和 U 均增大 B ．C 增大， U 减小C ．C 减小， U 增大 D ．C 和 U 均减小答案： Bε r S解析：根据平行板电容器电容公式C ＝ 4π kd ，在两极板间插入电介质后，电容 C 增大，因Q Q 电容器所带电荷 量 Q 不变，由 C ＝ 可知， U ＝ 减小， B 正确．故选 B.UC15. ［多选］ (1989 年全国高考试题 ) 一个平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，两极板间有一正电荷( 电荷量小 ) 固定在 P 点，如图所示 . 以 E 表示两极板间的场强， U 表示电容器两极板间的电压，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，那么（）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 不变答案： AC●电压或电荷量不变16. 两块平行金属板带等量异号电荷， 要使两板间的电压加倍， 而板间的电场强度减半， 可采用的办法有 ()A ．两板的电量加倍，而距离变为原来的 4 倍B ．两板的电量加倍，而距离变为原来的 2 倍C ．两板的电量减半，而距离变为原来的4 倍 D ．两板的电量减半 . 而距离变为原来的 2 倍答案： C17. (多选 )传感器是把非电学量 (如高度、温度、压力等 )的变化转换成电学量 (如电压、电流、电容等 )变化的一种元件，它在自动控制中有着广泛的应用．图是一种测定液面高度的电容式传感器的示意图．金属棒与导电液体构成一个电容器，将金属棒和导电液体分别与直流电源的两极相连接，从电容C 和导电液体与金属棒间的电压U 的变化就能反映液面的升降情况，即 ()A ．电源接通，若此后电容 C 减小，反映 h 减小B ．电源接通，若此后电容C 减小，反映 h 增大C ．电源接通再断开，若此后电压 U 减小，反映 h 减小D ．电源接通再断开，若此后电压 U 减小，反映 h 增大答案： AD解析：电源接通，由εr SC 减小，则 S 减小，即 h 减小，选项 A 正确；电源＝ ，若电容 C4k π dεr SQC 增大，正对面积 S 增接通再断开， Q 一定，由 C ＝ 4 πd 和 U ＝ 知，电压 U 减小，则电容kC大， h 增大，选项 D 正确．●综合18. 如图所示，两块水平放置的平行金属板M 、N 相距为 d ，组成一个电容为 C 的平行板电容器， M 板接地，板正中央有一个小孔 B ，从 B 孔正上方 h 处 的 A 点，一滴一滴地由静止滴下质量为m 、电荷量为 q 的带电油滴 . 油滴穿过 B 孔后落到 N 板，把全部电荷量传给 N 板 . 若不 计空气阻力及板外电场，问：( 1) 第几滴油滴将在 M 、 N 间作匀速直线运动 ? ( 2) 能到达 N 板的液滴不会超过多少滴?答案： (1) mgdC 1mg h d Cn2(2)2qq19. 如图所示的装置中，平行板电场中有一质量为 m ，带电量为 q 的小球，用长 L 的细线拴住后在电场中处于平衡位置，此时线 与竖直方向的夹角为 θ，两板间的距离为 d ，求： (1)小球带何种电荷？(2)两板间的电势差是多少？(3)把线拉成竖直向下的位置， 放手后小球到达平衡位置时的速度为多大？答案： (1) 负电 (2)U ＝mgtanθ d(3)v ＝ 2gL （ sin θ tan θ＋ cos θ－ 1）q解析：(1) 由小球处于平衡状态及受力分析可知小球受电场力方向水平向左，小球应带负电．(2) 设此时绳子拉力为 T ，板间电场强度为 E ，由平衡条件得 qE ＝ Tsin θ①mg ＝ Tcos θ②U由匀强电场 E ＝ d ③ 由上述①②③式可解得mgtan θU ＝d. ④q(3) 从放手到平衡位置，由动能定理得：qELsin θ－ mgL(1－ cos θ ) ＝ 1mv 2－0⑤2由上述①②③⑤可解得v＝2gL（ sinθ tanθ＋cosθ－1）.⑥。
静电感应、电容器与电容
【本讲教育信息】一、教学内容电容和电容器本讲主要讲解电容、电容器的相关内容。
二、考点点拨电容、电容器的分析与计算主要是和带电粒子在电场中的运动，稳恒电路综合在一起考查，高考中在选择题和计算题都有出现。
三、跨越障碍 （一）静电感应1、静电感应：把导体放在外电场E 中，由于导体内的自由电子受电场力作用而定向移动，使导体的两端出现等量的异种电荷（近端感应出异种电荷，远端感应出同种电荷），这种现象叫静电感应。
2、静电平衡：发生静电感应的导体两端感应出的等量异种电荷形成一附加电场E '，当感应电荷的电场与外电场大小相等，即E =E '时，自由电子的定向移动停止，这时的导体处于静电平衡状态。
3、静电屏蔽（1）导体空腔（不论是否接地）内部的电场不受腔外电荷的影响。
（2）接地的导体空腔（或丝网）外部电场不受腔内电荷的影响。
例1：如图所示，把原来不带电的金属球壳B 的外表面接地，将一带正电q 的小球A 从小孔中放入球壳内，但不与B 发生接触，达到静电平衡后，则A. B 带负电B. B 的空腔内电场强度为零C. B 的内表面电场强度为2/r kq E = （r 为球壳内半径）D. 在B 的外面把一带负电的小球向B 移时，B 内表面电场强度变小解析：把金属壳接地时，金属壳B 和地球就可看成一个大导体。
相对小球A 来说，B 的内表面是近端，地球另一侧是远端，因此B 的内表面被A 感应而带负电（即B 带负电），地球另一侧带正电，所以A 选项正确；因为金属壳B 的内表面带负电，电场线由A 指向内表面，所以B 选项不正确；因为B 的内表面的电场强度等于A 球和B 内表面的负电荷形成的电场的叠加，可知B 的内表面场强2/r kq E >，所以C 项错；由于静电屏蔽的作用，当把一带负电的小球移向B 时，B 的内表面电场强度不变，故选A 。
答案：A（二）电容器、电容1、两个彼此绝缘又相互靠得很近的导体就是一个电容器。
带电导体静电平衡
带电导体静电平衡
带电导体静电平衡是指当一个导体带有静电荷时，其内部电场和外部电场达到平衡状态的现象。
这种平衡状态是由于导体内部的自由电子在电场作用下移动，使得导体内部电荷分布达到均衡，从而抵消外部电场的作用。
在带电导体静电平衡的状态下，导体表面的电荷密度是均匀的，且电场强度在导体表面处垂直于表面。
这种平衡状态对于电学实验和应用非常重要，因为它可以保证实验结果的准确性和设备的正常运行。
在实际应用中，带电导体静电平衡的状态可以通过以下几种方式实现：
1. 通过接地消除静电荷：当一个带有静电荷的导体与地面相连时，导体内部的自由电子会流向地面，从而消除导体表面的静电荷，使得导体达到静电平衡状态。
2. 通过电场屏蔽实现静电平衡：当一个带有静电荷的导体被放置在另一个带有相反电荷的导体附近时，两个导体之间会形成电场屏蔽，从而使得导体内部的电荷分布达到均衡，达到静电平衡状态。
3. 通过电容器实现静电平衡：当一个带有静电荷的导体与另一个带有相反电荷的导体之间形成电容器时，两个导体之间会形成电场，从而使得导体内部的电荷分布达到均衡，达到静电平衡状态。
带电导体静电平衡是电学实验和应用中非常重要的现象，它可以保证实验结果的准确性和设备的正常运行。
在实际应用中，我们可以通过接地消除静电荷、电场屏蔽和电容器等方式实现静电平衡状态。
电容器静电平衡知识点总结
电容器静电平衡知识点总结一、电容器的基本概念1. 电容器是一种用于存储电荷的被动器件，它能够在两个导体之间储存能量和电荷。
2. 电容器的工作原理是利用两个导体之间的电场来存储电荷。
当电压施加到电容器的两个导体上时，会在导体之间形成一个电场，从而使得正负电荷分布在导体上，这就是电容器存储电荷的原理。
3. 电容器的容量是指在单位电压下所能存储的电荷量，通常以法拉（Farad）作为单位。
二、电容器的分类1. 固定电容器：电容值固定不变，常见的有陶瓷电容、铝电解电容等。
2. 变压电容器：电容值可以调节，通常用于电路中的可调节电容或变压电容。
3. 薄膜电容器：使用一层或多层金属薄膜作为电极，通过绝缘材料来隔开电极之间的电场。
4. 电解电容器：利用电解质来增大电容的电容器。
5. 电介质电容器：利用电介质来隔开电极之间的电场的电容器。
三、电容器的静电平衡1. 静电平衡是指电容器中电荷的分布达到稳定状态，导致电场内部达到平衡的状态。
2. 在电容器内部，电荷会在导体表面以及电介质内部分布，在达到静电平衡时，导体表面的电荷会使得电场在导体表面的垂直分布达到均衡，从而使得电荷分布达到平衡状态。
3. 电容器的静电平衡与电场的均衡有关，静电平衡时会形成封闭的电场线，在任何闭合路径上，静电场强度的环流都等于零，这就是电容器达到静电平衡的特征。
四、电容器的充放电过程1. 电容器的充电过程：当电压施加到电容器的两个导体上时，电容器内部会储存电荷，导致电容器内部形成一个电场，电压在导体表面形成等效电位，当充电达到一定程度时，电容器达到静电平衡状态。
2. 电容器的放电过程：当电容器的两个导体之间的电压突然断开时，电容器内部的电荷会开始流动，导致电容器放电，电荷会从一个导体转移到另一个导体，这就是电容器的放电过程。
3. 电容器的充放电过程是电容器的基本特性，充放电过程中，电容器内部的电荷会根据电压的变化而变化，这也是电容器储存电荷和能量的根本原理。
高二物理电容器与静电问题的归纳
嗦夺市安培阳光实验学校高二物理电容器与静电问题的归纳粤教版一. 本周教学内容：电容器与静电问题的归纳二. 学习目标：1、掌握平行板电容器两类典型问题的求解方法。
2、电容器问题与能量的结合问题的分析思路。
3、静电平衡问题的典型问题分析。
三. 重难点解析：1、电容器——容纳电荷的容器（1）基本结构：由两块彼此绝缘互相靠近的导体组成。
（2）带电特点：两板电荷等量异号，分布在两板相对的内侧。
（3）板间电场：板间形成匀强电场（不考虑边缘效应），场强大小E=U/d，方向始终垂直板面。
充电与放电：使电容器带电叫充电；使充电后的电容器失去电荷叫放电。
充电过程实质上是电源逐步把正电荷从电容器的负极板移到正极板的过程。
由于正、负两极板间有电势差，所以电源需要克服电场力做功，正是电源所做的这部分功以电能的形式储存在电容器中，放电时，这部分能量又释放出来。
电容器所带电量：电容器的一个极板上所带电量的绝对值。
击穿电压与额定电压：加在电容器两极上的电压如果超过某一极限，电介质将被击穿而损坏电容器，这个极限电压叫击穿电压；电容器长期工作所能承受的电压叫做额定电压，它比击穿电压要低。
2、电容（1）物理意义：表征电容器容纳（储存）电荷本领的物理量。
（2）定义：使电容器两极板间的电势差增加1V所需要增加的电量。
电容器两极板间的电势差增加1V所需的电量越多，电容器的电容越大；反之则越小。
定义式：UQC∆∆=式中C表示电容器的电容，△U表示两板间增加的电势差，△Q表示当两板间电势差增加△U时电容器所增加的电量。
电容器的电容还可这样定义：UQC=，Q表示电容器的带电量，U表示带电量为Q时两板间的电势差。
电容的单位是F，应用中还有μF和pF，1F=pF10F10126=μ。
注意：电容器的电容是反映其容纳电荷本领的物理量，完全由电容器本身属性决定，跟电容器是否带电，带电量多少以及两板电势差的大小无关。
（3）电容大小的决定因素电容器的电容跟两极板的正对面积、两极板的间距以及两极板间的介质有关。
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静电平衡-电容静电平衡状态、电容器审稿：李井军责编：张金虎目标认知学习目标1、知道静电平衡状态的特点，了解达到静电平衡状态的微观过程2、了解静电屏蔽的意义和实际运用3、了解电容器的构造，理解电容器的电容的意义和定义，知道电容器的一些运用4、理解平行板电容器的电容的决定式的意义，知道平行板间电场的特点，并能进行一些相关的计算和分析。
学习的重点和难点1、静电平衡状态的特点和实际运用2、电容器、平行板间电场的特点知识要点梳理知识点一：静电平衡状态及其特点1、静电平衡状态要点诠释：（1）静电平衡状态的定义：处于静电场中的导体，当导体内部的自由电荷不再发生定向移动时，我们说导体达到了静电平衡状态。
（2）静电平衡状态出现的原因是：导体在外电场的作用下，两端出现感应电荷，感应电荷产生的电场和外电场共同的作用效果，使得导体内部的自由电荷不再定向移动。
（导体内部自由电荷杂乱无章的热运动仍然存在着）2、静电平衡状态的特点要点诠释：特点一：处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零。
和感应电荷导体内部的场强E是外电场E产生的场E/的叠加，即E是E和E/ 的矢量和。
当导体处于静电平衡状态时，必定有感应电荷的场与外电场大小相等、方向相反，即：E=－E/ 。
特点二：处于静电平衡状态的导体，其表面上任何一点的电场强度方向与导体表面垂直。
如果导体表面的场强不与导体表面垂直，必定存在着一个切向分量，这个切向分量就会使得导体表面的自由电荷沿着表面切线方向运动，那么，导体所处的状态就不是平衡状态，与给定的平衡状态相矛盾，所以导体表面的场强方向一定与导体表面垂直。
如图所示：问题思考：导体达到静电平衡时，在导体内部移动电荷，或沿导体表面移动电荷，电荷是否受到电场力作用，电场力是否对电荷做功？分析解答：由于导体达到静电平衡时导体内部场强处处为0，所以在导体内部移动电荷时，电荷不受电场力作用，没有电场力对电荷做功。
在导体表面移动电荷，电荷受到垂直于导体表面的电场力作用，但电场力与电荷移动方向垂直，电场力还是不做功。
根据。
特点三：达到静电平衡状态下的导体是一个等势体，导体表面是一个等势面。
由上面的思考题知道，无论是在导体内部还是在导体的表面上或者是由导体的内部到表面上移动电荷，电场力都不做功，这就说明了导体上任何两处电势差为零，即整个导体处处等势。
特点四：静电平衡状态导体上的电荷分布特点：（1）导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面（2）导体表面越尖锐的地方电荷密度越大，凹陷的地方几乎没有电荷。
如图1所示，用带有绝缘柄的金属球e接触带电圆筒C的外壁时，能够使得验电器A的箔片张开；而金属球e接触带电圆筒C的内壁时，验电器的箔片不张开，如图2所示。
这就说明了带电圆筒的内壁不带电，电荷只分布在圆筒的外表面。
图1图2知识点二：静电屏蔽及其应用要点诠释：1、静电屏蔽将电学仪器用金属外壳或者金属网包围起来，以防止外电场对它的影响，金属网或者金属壳的这种作用就叫做静电屏蔽。
2、实验及解释：如图甲所示，使带电的导体接近验电器，静电感应使得验电器的金箔张开。
若用一个金属网将验电器罩住，再使带电金属球靠近，验电器的金箔不会张开，如图乙所示，即使用导线把验电器和金属网连接，箔片也不张开。
可见金属网可以把外电场遮住——由于静电感应使金属网内部场强为0，使内部不受外电场的影响。
知识点三：电容器及其电容1、电容器要点诠释：（1）定义：任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体，可看成是一个电容器。
广义地说一个孤立的导体也是一个电容器，例如一个导体球就是一个电容器，地球是一个大电容器。
高中阶段研究的是两个导体构成的电容器。
（2）电容器的充、放电：电容器有携带电荷、储存电荷的能力电容器充电：使电容器带电的过程，也是电源的能量转化为电场能的过程。
电容器放电：使电容器上的电荷减少的过程，也是电场能转化为其它形式能的过程。
瞬间的充、放电过程电路中有电流通过，平衡后两板带等量异种电荷。
（3）电路符号：2、电容器的电容（1）电容的意义：定义电容这一物理量是为了描写电容器带电的性质，通俗的说就是电容器储存电荷的能力。
（2）电容器电容的定义：电容器所带电量的绝对值与所加电压的比值，用字母C表示。
定义式：，其中Q 为其中一个导体所带电量的绝对值，U为两个导体之间的电压。
单位：国际单位是法拉，简称法，用F表示，法是一个很大的单位，常用的单位还有微法，换算关系是说明：定义式是一个比值定义式，电容C与电容器所带电量Q以及两导体之间的U无关，取决于电容器本身。
（3）平行板电容器的电容：正比于两金属板的正对面积S，与两板之间的距离d成反比，与介质的介电常数ε成正比。
计算公式：式中k为静电力常量，k=9.0×109N·m2/C2，介电常数ε由两极板之间介质决定。
（4）电容器的分类：从构造上分：固定电容和可变电容从介质上可分为：空气电容，纸质电容，电解电容，陶瓷电容、云母电容等等。
知识点三：电容器的两种不同变化电容器和电源连接如图，改变板间距离、改变正对面积或改变板间电介质材料，都会改变其电容，从而可能引起电容器两板间电场的变化。
这里一定要分清两种常见的变化：（1）电键K保持闭合，则电容器两端的电压恒定（等于电源电动势）这种情况下带电量（2）充电后断开K，保持电容器带电量Q恒定这种情况下规律方法指导1、关于静电平衡静电平衡状态下的导体的特点是电场一章中的一个难点课题。
应明确，静电感应是指感应电荷由产生、移动到稳定的整个过程，而静电平衡状态是指没有电荷移动的稳定状态。
达到静电平衡状态的导体具有我们前面得到的四个特点：(1)处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零。
(2)处于静电平衡状态的导体，其表面上任何一点的电场强度方向与导体表面垂直。
(3)达到静电平衡状态下的导体是一个等势体，导体表面是一个等势面。
无论是在导体内部还是在导体的表面上或者是由导体的内部到表面上移动电荷，电场力都不做功。
(4)静电平衡状态导体上的电荷分布特点：①导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面；②导体表面越尖锐的地方电荷密度越大，凹陷的地方几乎没有电荷。
说明：这四个特点是外电场与感应电荷的电场叠加的必然结果。
关于处于静电平衡状态的导体上的净电荷只分布在导体的外表面，导体内部没有净电荷，有三种情况：（1）原来不带电的导体，处于电场中，达到静电平衡时，感应电荷只分布在导体的外表面上，导体内部的自由电荷不受电场力作用，只做自由热运动。
（2）原来带电的导体处于外电场中达到静电平衡，导体上的感应电荷及原来所带的电荷全部分布在导体的外表面上。
（3）独立的带电导体，达到静电平衡时，所有的电荷只分布在导体的外表面上，并且导体的弯曲程度越大，电荷分布越多，这是静电平衡的要求。
研究静电平衡问题要关注知识形成的过程的理解，不要只记住了结果并把结果硬套在不同的场合。
2、关于电容器及其电容（1）电容器的电容的大小与电容器是否带电和两板之间的电压大小无关；（2）平行板电容器之间的电场视为匀强电场，带电粒子在其中做匀变速运动；（3）讨论电容器的有关问题一般将、、三个式子结合起来。
（4）平行板电容器与电路连接时的两种情况a、b、使用电容器时，要注意电容器的额定电压（耐压）和击穿电压。
典型例题透析类型一：感应电荷产生场的计算1、如图所示，在离点电荷为处，有一个沿方向放置的细金属棒，金属棒长度为，A为棒的中心，当金属棒达到静电平衡时，导体内A点的电场强度为____，感应电荷在A点产生的电场强度为____。
思路点拨：导体达到静电平衡时，导体内部的场强处处为0，所以。
解析：导体内部的场强是由于外电场和感应电荷产生的电场叠加后变成0的。
点电荷的电场属于外电场。
根据点电荷的场强公式，，方向向右。
则感应电荷在A点产生的电场强度与该点的外电场大小相等、方向相反，所以感应电荷在该点产生的电场大小为：，方向向左。
答案：0；，方向向左。
总结升华：要理解导体处于电场中，导体内部既有外电场又有感应电荷的电场，在静电平衡状态时，感应电荷产生的电场与外电场大小相等、方向相反，互相抵消，合场强为零，是解决这类题的关键。
类型二：静电感应及静电平衡状态2、如图所示，在真空中把一个绝缘导体AB向带负电荷的小球P 缓慢地靠近的过程中，下列说法正确的是：（）A. B端的感应电荷越来越多B. 导体内部的场强越来越大C. 导体的感应电荷在M点的电场强度总大于N点产生的电场强度D. 导体中M，N两点的电势近似相等思路点拨：恰当的运用静电平衡状态的特点分析问题解析：当导体缓慢移近小球的过程中，在动态过程由于导体所在位置的外电场不断变化，导体内的电场强度不为0，使导体内自由电荷不断地发生定向移动，从而使A、B端感应电荷不断积累，A选项正确；由于导体缓慢移动，而静电感应过程发生的非常快，所以导体AB可以近似认为趋近于静电平衡，其内部场强趋近于0，但不等于0，选项B错；由于导体内部的合场强趋近于0，感应电荷在M、N两点产生的场强与点电荷在这两点产生的场强方向相反，大小几乎相等，由于M点离场源电荷更近，外电场场强更大，所以选项C正确；由于导体始终可以看成近似达到静电平衡状态，导体近似为一个等势体，选项D正确。
答案：ACD总结升华：理解“缓慢”两字是分析问题的关键，应合理把握缓慢的动态与平衡之间的关系。
类型三：对电容的理解3、下列关于电容的说法正确的是：（）A. 电容器的电容越大，带的电量越多B. 电容器的电容在数值上等于电容器升高单位电势差所带电量的增量C. 根据可知，电容器的电容跟电容器的电量成正比，跟它两极间的电压成反比D. 在击穿电压以下，无论电容器的电量如何，它所带的电量与电压的比值是不变的思路点拨：从电容的意义和定义方法出发分析各个选项的正误解析：由电容的定义知道，电容器带电量的多少，它不仅取决于电容的大小，还与加在电容器两板之间的电压有关，很大的电容，带电量可以是很少的，故选项A错误；由电容的定义知道，选项B正确；电容描写了电容器储存电荷的特性，与带电量的多少及电压没有关系，所以选项C错误，选项D正确。
答案：BD总结升华：凡是比值定义式，被定义的量C 与用来定义的量Q、U没有关系，例如场强、电势、电阻、密度等。
类型四：关于电容器的电容之决定因素4、关于电容器的下列说法中，正确的是：（）A. 改变电容器两极板电压可以改变电容B. 改变电容器极板的电量可以改变电容C. 改变电容器两极板正对面积可以改变电容D. 改变电容器中的电介质可以改变电容解析：电容器的电容与所加电压以及所带电量的多少没有关系，它由两个导体的大小、形状、相对位置以及之间的介质有关，例如平行板电容器的电容，其大小由板间距离d、正对面积s、板间介质决定，改变这些决定因素时，电容器的电容发生改变，故选项CD正确。