平行板电容器极板所带电荷量真的不变吗
高二物理电容器试题

高二物理电容器试题1.如图所示,把一个平行板电容器接在电压U="10" V的电源上,现进行下列四步操作:(1)闭合S;(2)在两板中央插入厚为d/2的金属板;(3)断开S;(4)抽出金属板,则()A.闭合S瞬间电容器会充电、且B板带正电B.两板中央插入厚为d/2的金属板稳定后,电容器的电量为原来2倍C.抽出金属板后,AB板的电压U=10VD.如两板中央插入厚为d/2的陶瓷后,电容器的电量也为原来2倍(陶瓷的电介常数>2)【答案】B【解析】闭合S瞬间电容器充电,由于A板接电源正极,所以A板带正电,故选项A错误;闭合S后极板之间的电压不变,当两板之间插入厚为d/2的金属板,由于静电感应,相当于极板间距减小为原来的d/2,由可知电容增大为原来的2倍,根据可知电量变为原来的2倍,故选项B正确;断开S后,电容器的电量不变.当抽出金属板后,极板间距增大,由可知电容减小为原来的1/2倍,根据可知电势差变为原来的2倍,故选项C错误;若插入厚为d/2的陶瓷后,相当于两个电容器串联,,解得,由于电压不变,所以,故选项D错误.【考点】考查和的理解和应用,极板间插入金属板相当于间距变小,插入的厚度与极板间距相同的介电质相当于介电常数增加,若厚度小于极板间距则相当于两个电容器串联.2.一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,其电容量C和两极板间的电势差U的变化情况是A.C增大B.C减小C.U增大D.U减小【答案】AD【解析】由电容的公式C=可知,当在两极间插入一电介质后,电容C会增大,故A是正确的;又由公式Q=CU可得,Q不变,则C的增大会引起U的减小,故D是正确的。
【考点】电容的概念及其公式。
3.两块平行金属板带等量异号电荷,要使两板间电压加倍,场强减半,可采用哪种措施()A.两板电量减半,而距离变为原来的4倍.B.两板电量加倍,而距离变为原来的4倍.C.两板电量加倍,而距离变为原来的2倍.D.两板电量减半,而距离变为原来的2倍.【答案】A【解析】带电粒子在电场中的运动专题.分析:先根据电容的决定式分析电容的变化,再由电容的定义式分析电压的变化,由,分析板间电场强度的变化.板间距离变为原来的4倍时,电容为原来的,两板的电量减半,由得知,电压变为2倍,由分析得知,板间电场强度变为倍.符合题意.故A正确.板间距离变为原来的4倍时,电容为原来的,两板的电量加倍,由得知,电压变为8倍,由分析得知,板间电场强度变为2倍.不符合题意.故B错误.板间距离变为原来的2倍时,电容为原来的,两板的电量加倍,由得知,电压变为4倍,由分析得知,板间电场强度变为2倍.不符合题意.故C错误.板间距离变为原来的2倍时,电容为原来的,两板的电量减半,由得知,电压不变,由分析得知,板间电场强度变为2倍.不符合题意.故D错误.故选A.【考点】电容器的动态分析.4.如图所示,两块水平放置的平行正对的金属板a、b 与电池相连,在距离两板等远的M点有一个带电液滴处于静止状态。
北京万寿寺中学高中物理必修三第十章《静电场中的能量》检测题(含答案解析)

一、选择题1.如图所示,A、B为两个带等量异号电荷的金属球,将两根不带电的金属棒C、D放在两球之间,则下列叙述正确的是()A.若将B球接地,B所带的负电荷还将保留一部分B.若将B球接地,B所带的负电荷全部流入大地C.由于C、D不带电,所以C棒的电势一定等于D棒的电势D.若用导线将C棒的x端与D棒的y端连接起来的瞬间,将有电子流从x流向y2.如图的电路中C是平行板电容器,将S先闭合后断开,然后将平行板的板间距拉大一点,下列说法正确的是()A.平行板电容器两板间的的电场强度变小B.平行扳电容器两板的电势差增大C.平行板电容器两板的电势差不变D.平行板电容器两板的电势差变小3.两平行金属板相距为d,电势差为U,一电子质量为m,电荷量大小为e,从O点沿垂直于两板的直线移动到A点,A=L,如图所示,则此过程中电场力对电子所做的功为()A.eUdL-B.eUdLC.eULd-D.eULd4.如图所示,虚线a、b、c代表电场中的三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即U ab=U bc,实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、R、Q是这条轨迹上的三点,R同时在等势面b上,据此可知()A.三个等势面中,a的电势最高B.带电质点在P点的电势能比在Q点的小C.带电质点在P点的加速度比在Q的加速度大D.带电质点在P点的动能与电势能之和比在Q点的小5.A、B两个点电荷在真空中所产生电场的电场线(方向未标出)如图所示。
图中C点为两点电荷连线的中点,MN为两点电荷连线的中垂线,D为中垂线上的一点,电场线的分布关于MN左右对称。
则下列说法中正确的是()A.这两点电荷一定是等量异种电荷B.这两点电荷一定等量同种电荷C.D、C两点的电势一定不相等D.C点的电场强度比D点的电场强度小6.关于电势和电势能的关系,下列各种说法中正确的是()A.某点电势高,说明该点电势能大B.某点电势高,说明该点电场做功本领强C.若带电粒子在电场中移动时,电势能减少,则电势一定降低D.负电荷在电场中无初速度,只在电场力作用下运动,电势能一定减少,同时它一定是从电势低处移向电势高处7.如图所示,两块水平放置的平行正对的金属板a、b与电池相连,在距离两板等距的M 点有一个带电液滴处于静止状态。
大学物理(上)选择题

17、下面对运动的描述正确的是( C ) 。 A、物体走过的路程越长,它的位移也越大; B、质点在时刻 t 和 t t 的速度分别为 v1 和 v2 ,则在时间 t 内的平均速度为
v1 v 2 ; 2
C、若物体的加速度为恒量(即其大小和方向都不变) ,则它一定作匀变速直线运动;√ D、在质点的曲线运动中,加速度的方向和速度的方向总是不一致的。 18、以大小为 4 N s 的冲量作用于 8kg 的物体上,物体最后的速率是( D ) 。 A、 0.5m s ;
A、作用力和反作用力大小相等、方向相反,所以两者作功的代数和必为零; B、质点运动经一闭合路径,保守力对质点作的功为零;√ C、保守力作正功时,系统内相应的势能增加; D、保守力作正功时,系统内相应的势能减少。 6. 下列说法正确的是 ( ) 。
A、闭合回路上各点磁感强度都为零时,回路内一定没有电流穿过; B、闭合回路上各点磁感强度都为零时,回路内穿过电流的代数和必定为零;√ C、磁感强度沿闭合回路的积分为零时,回路上各点的磁感强度必定为零; D、磁感强度沿闭合回路的积分不为零时,回路上任意一点的磁感强度都不可能为零。 7. 均匀细棒 OA,可绕通过其一端而与棒垂直的水平固定光滑轴转动,如图所示,今使棒 从水平位臵由静止开始自由下落,在棒摆到竖直位臵的过程中,下述说法正确的是 O ( ) 。 A
28、有一电流元 Idl ,方向指向 z 轴正向,放在 O 点处,如图所示。已知 O 点处的磁感应强度为
B , Idl 受安培力的方向沿 y 轴正向,由此可判断:( D )。 A、 B 的方向一定沿 x 轴正向; B、 B 的方向一定沿 x 轴负向;
C、 B 的方向在 x0 y 平面内,与 y 轴夹角大于 ,小于 π; 2 D、 B 的方向无法判断。√
(完整版)电容器练习及答案

《电容》期末复习题一.判断题:1.电容器的电容量要随着它所带电荷量的多少而发生变化。
( )2.平行板电容器的电容量只与极板的正对面积和极板间的距离有关,而与其它因素均无关。
( )3.将“10μF 、50V ”和“5μF 、50V ”的两个电容器串联,那么电容器组的额定工作电压应为100V 。
( )4.在上题中,将这两个电容器并联,那么电容器组的额定工作电压仍为50V 。
( ) 5.电容器本身只进行能量的交换,而并不消耗能量,所以说电容器是一个储能元件。
( ) 6.可以用万用表电阻挡的任何一个倍率来检测较大容量的电容器的质量。
( )7.在检测较大容量的电容器的质量时,当万用表的表棒分别与电容器的两端接触时,发现指针根本不偏转,这说明电容器内部已短路。
( )8.若干只不同容量的电容器并联,各电容器所带的电荷量相等。
( ) 9.电容器串联后,其耐压总是大于其中任一电容器的耐压。
( ) 10.电容器串联后,其等效电容总是小于任一电容器的电容量。
( ) 二、选择题:1.电容器C 1和C 2串联后接在直流电路中,若C 1=3C 2,则C 1两端的电压是C 2两端电压的( )A .3倍B .9倍C .91 D .312.两块平行金属板带等量异种电荷,要使两板间的电压加倍,可采用的办法有( )A .两极板的电荷量加倍,而距离变为原来的4倍B .两极板的电荷量加倍,而距离变为原来的2倍C .两极板的电荷量减半,而距离变为原来的4倍D .两极板的电荷量减半,而距离变为原来的2倍3.如果把一电容器极板的面积加倍,并使其两极板之间的距离减半,则( ) A .电容增大到4倍 B .电容减半 C .电容加倍 D .电容保持不变4.在图2-1所示的电路中,电容器A 的电容F C A μ30=,电容器B 的电容F C B μ10=。
在开关S1、S2都断开的情况下,分别给电容器A 、B 充电。
充电后,M 点的电位比N 点高 5V ,O 点的电位比P 点低5V 。
专题8.6 带电体在电场中的平衡(解析版) -3年高考2年模拟1年原创备战2020高考精品系列

专题8.6 带电体在电场中的平衡【考纲解读与考频分析】平衡是物质存在状态之一,带电体在电场中的平衡是高考考查重点。
【高频考点定位】:带电体在电场中的平衡考点一:带电体在电场中的平衡【3年真题链接】1.(2019全国理综I卷15)如图,空间存在一方向水平向右的匀强磁场,两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下,两细绳都恰好与天花板垂直,则( )A.P和Q都带正电荷B.P和Q都带负电荷C.P带正电荷,Q带负电荷D.P带负电荷,Q带正电荷【参考答案】D【命题意图】本题考查电场力、平衡条件及其相关知识点。
【解题思路】分别对两带电小球受力分析,由平衡条件可知P带负电荷,Q带正电荷,选项D正确。
【易错提醒】解答此题常见错误是把两个小球看作整体受力分析,陷入误区。
2. (2017海南高考)如图,平行板电容器的两极板竖直放置并分别与电源的正负极相连,一带电小球经绝缘轻绳悬挂于两极板之间,处于静止状态。
现保持右极板不动,将左极板向左缓慢移动。
关于小球所受的电场力大小F 和绳子的拉力大小T ,下列判断正确的是( )A .F 逐渐减小,T 逐渐减小B .F 逐渐增大,T 逐渐减小C .F 逐渐减小,T 逐渐增大D .F 逐渐增大,T 逐渐增大 【参考答案】.A【名师解析】平行板电容器的两极板竖直放置并分别与电源的正负极相连,两极板之间电压不变,现保持右极板不动,将左极板向左缓慢移动,由E=U/d 可知,电场强度减小,小球所受的电场力大小F 逐渐减小,由平衡条件可知绳子的拉力大小T 逐渐减小,选项A 正确。
3. (2018年11月浙江选考物理)电荷量为4×10-6C 的小球绝缘固定在A 点,质量为0.2kg 、电荷量为-5×10-6C 的小球用绝缘细线悬挂,静止于B 点。
A 、B 间距离为30cm ,AB 连线与竖直方向夹角为60°。
静电力常量为9.0×109N•m 2/C 2,小球可视为点电荷。
大学物理第五章静电场单元测验(带答案)

2014-2015学年第二学期电学单元测试――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― —、选择题 (每题2分,共30分) 1、以下说法哪一种是正确的A) 电场中某点电场强度的方向,就是试验电荷在该点所受的电场力方向 (B)电场中某点电场强度的方向可由E =确定,试验电荷0q 可正可负,F 为试验电荷所受的电场力(C) 在以点电荷为中心的球面上,由该点电荷所产生的电场强度处处相同 (D) 以上说法都不正确 2、如图所示,一个点电荷q 位于立方体一顶点A 上,则通过abcd 面上的电通量为A 06q εB 012q ε C 024q ε D 036q ε3、1056:点电荷Q 被曲面S 所包围,从无穷远处引入另一点电荷q(A) 曲面S 的电通量不变,曲面上各点场强不变 (B) 曲面S (C) 曲面S 的电通量变化,曲面上各点场强变化 (D) 曲面S 4、如图所示,两个“无限长”的、半径分别为R 1和R 2荷分别为1λ和2λ,则在外圆柱面外面、距离轴线为r 处的P 点的电场强度大小E 为:(A)r 0212ελλπ+ (B) ()()20210122R r R r -π+-πελελ (C)()20212R r-π+ελλ (D) 20210122R R ελελπ+π 5、设无穷远处电势为零,则半径为R 的均匀带电球体产生的电场的电势分布规律为(图中的U 0和b 皆为常量):6、如图所示,一半径为a 的“无限长”圆柱面上均匀带电,其电荷线密度为λ。
在它外面同轴地套一半径为b 的薄金属圆筒,圆筒原先不带电,但与地连接。
以大地的电势为零,则在内圆柱面里面、距离轴线为r 的P 点的场强大小和电势分别为:(A) E =0,U =r a ln 20ελπ (B) E =0,U =a bln20ελπ(C) E =r 02ελπ,U =r b ln 20ελπ (D) E =r 02ελπ,U =a b ln20ελπ7、如图所示,两个同心的均匀带电球面,内球面半径为R 1、带电荷Q 1,外球面半径为R 2、带电荷Q 2 .设无穷远处为电势零点,则在两个球面之间、距离球心为r 处的P 点的电势U 为:(A)r Q Q 0214επ+ (B) 20210144R Q R Q εεπ+π (C) 2020144R Q r Q εεπ+π (D) r Q R Q 0210144εεπ+π 8、在电荷为-Q 的点电荷A 的静电场中,将另一电荷为q 的点电荷B 从a 点移到b 点。
大学物理(下)练习题及答案
xyoa•••a-(0,)P y qq-大学物理(下)练习题第三编 电场和磁场 第八章 真空中的静电场1.如图所示,在点((,0)a 处放置一个点电荷q +,在点(,0)a -处放置另一点电荷q -。
P 点在y 轴上,其坐标为(0,)y ,当y a ?时,该点场强的大小为(A) 204q y πε; (B) 202q y πε;(C)302qa y πε; (D)304qa y πε.[ ]2.将一细玻璃棒弯成半径为R 的半圆形,其上半部均匀分布有电量Q +, 下半部均匀分布有电量Q -,如图所示。
求圆心o 处的电场强度。
3.带电圆环的半径为R ,电荷线密度0cos λλφ=,式中00λ>,且为常数。
求圆心O 处的电场强度。
4.一均匀带电圆环的半径为R ,带电量为Q ,其轴线上任一点P 到圆心的距离为a 。
求P 点的场强。
5.关于高斯定理有下面几种说法,正确的是(A) 如果高斯面上E r处处为零,那么则该面内必无电荷;(B) 如果高斯面内无电荷,那么高斯面上E r处处为零;(C) 如果高斯面上E r处处不为零,那么高斯面内必有电荷;(D) 如果高斯面内有净电荷,那么通过高斯面的电通量必不为零; (E) 高斯定理仅适用于具有高度对称性的电场。
[ ]6.点电荷Q 被闭合曲面S 所包围,从无穷远处引入另一点电荷q 至曲面S 外一点,如图所示,则引入前后(A) 通过曲面S 的电通量不变,曲面上各点场强不变;(B) 通过曲面S 的电通量变化,曲面上各点场强不变;(C) 通过曲面S 的电通量变化,曲面上各点场强变化;(D) 通过曲面S 的电通量不变,曲面上各点场强变化。
[ ]7.如果将带电量为q 的点电荷置于立方体的一个顶角上,则通过与它不相邻的每个侧面的电场强度通量为xq g S Q g(A)06q ε; (B) 012q ε; (C) 024q ε; (D) 048q ε. [ ]8.如图所示,A 、B 为真空中两个平行的“无限大”均匀带电平面,A 面上的电荷面密度721.7718A C m σ--=-⨯⋅,B 面上的电荷面密度723.5418B C m σ--=⨯⋅。
静电场中的导体与电介质---常见疑问解答
静电场中的导体与电介质---常见疑问解答1. 无限大均匀带电平面(面电荷密度为σ)两侧场强为)2/(0εσ=E ,而在静电平衡状态下,导体表面(该处表面面电荷密度为σ)附近场强为0/εσ=E ,为什么前者比后者小一半?参考解答:关键是题目中两个式中的σ不是一回事。
下面为了讨论方便,我们把导体表面的面电荷密度改为σ′,其附近的场强则写为./0εσ'=E对于无限大均匀带电平面(面电荷密度为σ),两侧场强为)2/(0εσ=E .这里的 σ 是指带电平面单位面积上所带的电荷。
对于静电平衡状态下的导体,其表面附近的场强为./0εσ'=E这里的 σ′是指带电导体表面某处单位面积上所带的电荷。
如果无限大均匀带电平面是一个静电平衡状态下的无限大均匀带电导体板,则σ是此导体板的单位面积上(包括导体板的两个表面)所带的电荷,而σ′仅是导体板的一个表面单位面积上所带的电荷。
在空间仅有此导体板(即导体板旁没有其他电荷和其他电场)的情形下,导体板的表面上电荷分布均匀,且有两表面上的面电荷密度相等。
在此情况下两个面电荷密度间的关系为σ =2σ′。
这样,题目中两个E 式就统一了。
2. 把一个带电物体移近一个导体壳,带电体单独在导体壳的腔内产生的电场是否为零?静电屏蔽效应是如何发生的?参考解答:把一个带电物体移近一个导体壳时,带电体单独在导体壳的腔内产生的电场不是零,因为带电物体在空间任何一点都可以产生电场。
本题正确的说法是:带电物体上的电荷和导体壳外表面上的感应电荷在导体壳外表面以内空间(包括导体金属部分占据的空间和导体壳的腔内空间)所产生的合电场为零(详细解释仍需用到“惟一性定理”),也可以说是在导体壳外表面以内空间,导体壳外表面上感应电荷的电场把带电物体上电荷所产生的电场给抵消了。
正因有以上结论,一个导体壳可以保护其腔内空间不受导体壳外带电体的影响,这就是静电屏蔽(接地导体壳可保护壳外空间不受腔内带电体的影响也是静电屏蔽)。
2.4电容器 电容
学习目标 1.知道电容器的概念和平行板电容器的主要构造。 2.理解电容的概念及其定义或决定式。(重点) 3.掌握平行板电容器电容的决定式,并能用其讨论有关问题。
预习导学·新知探索
梳理知识·夯实基础
一、电容器 1.电容器 (1)定义:能储存电荷和电能的装置叫做电容器。 (2)组成:任何两个彼此__绝__缘__又_相__隔___很近的导体,都可以 看成是一个电容器。
判一判 2.(1)电容大的电容器带电量一定多。( × ) (2)电容器两极板间的电压越高,电容就越大。( × ) (3)电容器不带电荷时,电容为零。( × )
三、探究影响平行板电容器电容的因素 1.平行板电容器 两个互相平行又彼此靠近的金属板,就构成平行板电容器。 2.决定电容大小的因素 平行板电容器的电容 C 跟介电常数 ε 成__正__比,跟极板正对面积 S 成 _正___比,跟极板间的距离 d 成_反___比。公式为 C=4πεSkd.
要点 2 公式 C=UQ与 C=4πεSkd的比较 学案导引 平行板电容器的电容与哪些因素有关? 1.对公式 C=4πεSkd的说明 平行板电容器的电容满足公式 C=4πεSkd,其中 ε 是电介质的 相对介电常数,该公式表明平行板电容器的电容与两平行板 正对面积 S 成正比,与介质的相对介电常数成正比,与板间 距离 d 成反比。
要点 3 平行板电容器的两类典型问题 学案导引 平行板电容器内部电场如何随 S、d、ε 的变化而变化? 1.类型一:平行板电容器连接在电源两端时,电容器的 d、 S 发生变化时,将引起电容的 C、Q、U、E 的变化。
(1)关键:如图所示,S 闭合,电容器与 电源保持连接,两极板间的电势差 U 保 持不变。 (2)方法:由关系 C∝Sd判断出 C 随 S、d 的变化情况; 由 Q=CU 判断出 Q 随 S、d 的变化情况; 由 E=Ud 判断出 E 随 d 的变化情况。
《大学物理》第8单元课后答案 高等教育出版社
kh
da
课
后 答
w.
案 网
外力做的功等于电容器电场能的变化: A W ' W
co
S 1 d 2 1 Q2 Q , C' 0 , W ' 2 C' d 2 0S
1 r 0 S 2 1 S U , W ' r2 0 U 2 2 d 2 d
m
S 1 Q2 1 d , C r 0 ,W Q2 2 C d 2 r 0 S
是 ( x, y , z ) / 0 。
w.
Q 2 0 Lr Q 2 0 L ln b a
案 网
14. 一任意形状的带电导体,其电荷面密度分布为 ( x, y, z ) ,则导体表面任一点的电场强度的大小 【 对 】 【 对 】
15. 两个电容不同的电容器,串联后接在电源上,则电容小的电容器上的电势差反而大。 四、计算题
q1 1 q2 , q1b q2 a 4 0 a 4 0 b 1
m
题 17 图
度为 1 和 2 ,两个球的电势相等: U 1 U 2
作业登记号
学号
姓名
单元八
单元八
一、选择题
电介质中的电场 (二)
D dS q0,int ,式中:
1. 有电介质存在时的高斯定理的数学形式如下:
ww
度和电位移矢量的大小分别用C 0 、 0 、U 0 、E 0 、D 0 表示。
(a)维持其电量不变(如充电后与电源断开) ,将 r 的均匀介质充满电容,
则 C r C0 , 0 , U
E0
r
, D D0 ;
(b)维持电压不变(与电源连接不断开) ,将 r 的均匀介质充满电容, 则 C r C0 , r 0 , U U 0 , E E0 , D r D0 。
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平行板电容器极板所
带电荷量真的不变吗
在人教版高中物理选修3----1第一章《静电场》的第八节内容中,为研究影响平行板电容器电容的因素,教材特意设计了一个演示实验。
分别改变两极板的正对面积s 、改变两极板的距离d,插入电介质改变介电常数ε,通过观察静电计指针偏转角度的大小变化判定两极板间电势差的变化,从而确定电容C 的变化。
在进行上述演示实验时,教材一直强调保持平行板电容器极板上的电荷量Q 不变。
在具体的实验操作过程中,平行板电容器极板上的电荷量真的不变吗? 一、实验器材结构的分析
我们在平行板电容器充电后,令其极板所带电荷量为Q ,将平行板电容器两极板分别于静电计的金属球和金属外壳连接,由于接触起电,静电计的金属球和金属外壳均带上了电。
将金属球和与之相连的极板看为一个整体,金属外壳和与之相连的另一极板亦看为一个整体,这两个整体带电性质相反,所带电荷量大小相等,均为Q 。
令平行板电容器极板带电量为Q 1,静电计金属球和与金属球相连的金属杆、金属指针所带电荷量为Q 2,则
21Q Q Q += ①
对平行板电容器,令其电容为C 1,两极板间电势差为U 1,则 111U C Q = ②
由于静电计的金属球与金属外壳之间绝缘,亦构成一个电容器,令此电容器电容为C 2,金属球与金属外壳之间电势差为U 2,则
222U C Q = ③ 静电计与平行板电容器是并联关系,作出两者等效电路关系图如下图所示。
则 021U U U == ④
联立①②③④有
()021U C C Q += ⑤
在⑤式中,Q 与C 2均为定值,在实验过程中,保持不变。
二、演示实验中相关物理量的动态变化分析
1、对教材演示实验“甲”的分析,示意图如图甲所示。
对平行板电容器,其电容kd
S C πε41= 在图甲的演示实验中,上移左极板,间距d 不变,正对面积S 减小,则电容C 1减小,由⑤式可知U 0增大,即U 2增大,由③式可知Q 2增大,由①式可知Q 1减小,即在将平行板电容器左极板上移时,平行板电容器极板所带电荷量减小。
2、对教材演示实验“乙”的分析,示意图如图乙所示。
对平行板电容器,其电容kd
S C πε41= 在图乙的演示实验中,将平行板电容器的左极板向左移,正对面积S 不变,间距d 增大,则电容C 1减小,由⑤式可知U 0增大,即U 2增大,由③式可知Q 2增大,由①式可知Q 1减小,即在将平行板电容器左极板向左移动时,平行板电容器极板所带电荷量减小。
3、对教材演示实验“丙”的分析,示意图如图丙所示。
对平行板电容器,其电容kd
S C πε41= 在图丙的演示实验中,在极板间插入电介质,,正对面积S 不变,极板间距d 不变,电介质的介电常数ε增大,则电容C 1增大,由⑤式可知U 0减小,即U 2减小由③式可知Q 2减小,由①式可知Q 1增大,即在平行板电容器极板间插入电介质时,平行板电容器极板所带电荷量增大。
通过以上分析,我们可以确定,在教材演示实验中,由于静电计的影响,当平行板电容器极板正对面积S ,极板间距d ,介电常数ε三个物理量的任意一个量发生改变时,平行板电容器的极板所带电荷量Q 1均会随之发生变化。
人教版教材在此演示实验中之所以一再强调极板带电量保持不变,应该是编者针对高中阶段教学的实际情况,为避免增加学生的学习难度而预设的一个实验前提条件。
在具体实验过程中,如果用WQ —5A 型万用电桥测出静电计的电容,将会发现,一般情况下,静电计的电容C 2的值在9PF---11PF 之间,非常非常小,由Q=CU 可知,在电势差一定时,金属球上的带电量很小,则其电荷量的变化量亦非常小。
在具体问题的分析过程中,可近似认为其带电量不变,即在实验操作过程中,亦可认为平行板电容器的极板带电量近似不变。