日积月累|物理之静电现象、电容器

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1、静电感应：把一个不带电的导体放入电场中，导体的两端分别感应出等量正负电荷的现象。

 2、静电现象：静电一般由摩擦产生，当两个物体相互摩擦时，分别带上了正负电荷，它们之间就产生电势差。电荷积累到一定数值时，带电体就发生放电现象。

 3、静电平衡状态下的导体

⑴处于静电平衡下的导体，内部合场强处处为零。

⑵处于静电平衡下的导体，表面附近任何一点的场强方向与该点的表面垂直。

⑶处于静电平衡下的导体是个等势体，它的表面是个等势面。

⑷静电平衡时导体内部没有电荷，电荷只分布于导体的外表面。导体表面，越尖的位置，电荷密度越大，凹陷部分几乎没有电荷。

4、尖端放电

导体尖端的电荷密度很大，附近电场很强，能使周围气体分子电离，与尖端电荷电性相反的离子在电场作用下奔向尖端，与尖端电荷中和，这相当于使导体尖端失去电荷，这一现象叫尖端放电。如高压线周围的“光晕”就是一种尖端放电现象，避雷针做成蒲公花形状，高压设备应尽量光滑分别是生活中利用、防止尖端放电。

5、静电屏蔽

处于电场中的空腔导体或金属网罩，其空腔部分的合场强处处为零，即能把外电场遮住，使内部不受外电场的影响，这就是静电屏蔽。如电学仪器的外壳常采用金属、三条高压线的上方还有两导线与地相连等都是静电屏蔽在生活中的应用。

6、电容器

⑴任何两个彼此绝缘而又相距很近的导体都可以构成电容器。

⑵把电容器的两个极板分别与电池的两极相连，两个极板就会带上等量异种电荷。这一过程叫电容器的充电。其中任意一块板所带的电荷量的绝对值叫做电容器的带电量；用导线把电容器的两板接通，两板上的电荷将发生中和，电容器不再带电，这一过程叫做放电。

7、电容

⑴电容器所带的电量Q跟两极板间的电势差U的比值，叫做电容器的电容，用符号C表示。

⑵定义式：

若极板上的电量增加ΔQ时板间电压增加ΔU，则 

⑶单位：法拉，符号：F。

⑷意义：电容是描述电容器储存电荷本领大小的物理量，在数值上等于把电容器两极板间的电势差增加１V所增加的电量。

8、平行板电容器

⑴一般说来，构成电容器的两个导体的正对面积S越大 ，距离d越小，这个电容器的电容就越大；两个导体间电介质的性质也会影响电容器的电容。

一、处理平行板电容器相关量的变化分析

【例1】如图6－3－1的电路中，电容器的两极板始终和电源相连，若将两极板间的距离增大，电路中将出现的情况是（    ）

A.有电流流动，方向从a顺时针流向b

B.有电流流动，方向从b逆时针流向a

C.无电流流动

D.无法判断

拓展

平行板电容器保持与直流电源两极连接，充电完毕后，两极板间的电压是U，充电荷量为Q，两极板间场强为E，电容为C，如果电容器充电完毕后与电源断开。将两板间距离减小，引起变化情况是（）

A．Q变大                              

B．C变大

C．E不变                                

D．U变小

二、带电粒子在平行板电容器内部运动和平衡的分析

【例2】平行板电容器两板间有匀强电场，其中有一个带电液滴处于静止，如图6－3－2，当发生下列哪些变化时，液滴将向上运动？（  ）

A.将电容器的下极板稍稍下移；

B.将电容器的上极板稍稍下移；

C.将S断开，并把电容器的下极板稍稍向左水平移动；

D.将S断开，并把电容器的上极板稍稍下移。

【解析】若开关不断开，则电压不变

当液滴向上运动时，则向上的电场力一定变大，即场强变大，因而ｄ须减小。B正确；

若开关断开，则电量不变，

当减小正对面积S时，E变大，液滴向上运动，故C正确。

【答案】BC

【点拨】带电粒子在电场中的运动与平衡，属于力学问题，应从＂受力分析＂开始入手。而＂力与电＂依靠＂场＂联系起来。因而准确地＂分析场强E＂的变化，是解决问题的关键。

三、静电平衡下的导体

【例3】如图6－3－4，接地的金属球A的半径为R，一点电荷的电量Q，到球心距离为r，该点电荷的电场在球心O处的场强等于：（  ）

A、kQ/r²-kQ/R²

B、kQ/r²+kQ/R²

C、0

D、kQ/r²

【解析】由于静电感应，导体A（含大地）中自由电荷，在电荷Q所形成的外电场下重新分布．当处于静电平衡状态时，在导体内部，电荷Q所形成的外电场E＝kQ/r与感应电荷产生的“附加电场E'”同时存在，且在导体内部任何一点，外电场电场场强E与附加电场的场强E'大小相等，方向相反。

这两个电场叠加的结果使内部的合场强处处为零，即E内=0。

【答案】D

【点拨】静电平衡下的导体内部场强为０，是指合场强为０，是指“外电场”与“感应电荷产生的电场”等大反向，在导体内部叠加而相互抵消。

【例4】 如图6－3－5，当带正电的绝缘空腔导体A的内部通过导线与验电器的小球B连接时，验电器的指针是否带电？

【错解】因为静电平衡时，净电荷只分布在空腔导体的外表面，内部无电荷，所以，导体A内部通过导线与验电器小球连接时，验电器不带电。

【错因】关键是对“导体的外表面”含义不清，结构变化将要引起“外表面”的变化，这一点要分析清楚。

【正解】空腔导体A的内部通过导线与验电器的小球B连接后，A B两者便构成了一个整体。验电器的金箔成了导体的外表面的一部分，改变了原来导体结构，净电荷要重新分布，即电荷分布于新的导体的外表面，因而金箔将带电。

【点悟】“内表面”与“外表面”是相对（整体）而言的，要具体情况具体分析，如本题中平衡后空肭内的小球仍不带电，只是空腔表面的电荷通过小球移动到了外表面金箔。