静电现象、电容器

电学仪器和电子设备外面有金属罩，通讯电缆外面包有一层铅皮，为什么？电力工人高压带电作业，为什么要全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，1．电场的重要性质是什么？答：对放入其中的电荷有力的作用。2．导体的重要特征（或说导体导电的原因）是什么？答：导体内部有大量自由电子。3．把不带电金属导体放入电场中，会发生什么现象?答:静电感应【复习提问】---------1.自由电荷在电场力作用下将发生定向移动静电感应2.导体两端出现感应电荷,感应电荷在导体中中产生反方向的电场---E'-----------E=03.感应电荷的电场增到与外电场相等时，导体内合场强为零。自由电荷的定向移动停止E0E0E0一、静电感应定义：导体处在电场中，使导体自由电荷重新分布的现象静电感应使导体两端带上等量的异种电荷二、静电平衡1、导体中（包括表面）自由电子不再发生定向移动的状态2、静电平衡状态下导体的特点①导体内部的场强处处为零。思考：导体处于静电平衡状态时，其表面场强能否如图所示？++++++++--------E②整个导体是个等势体，导体表面是个等势面。++++++++--------E③表面处场强不为零，场强方向跟表面垂直。法拉第圆筒实验④导体内部没有电荷，电荷只分布在外表面，且外表面越尖锐的地方，电荷分布越密，凹陷的地方几乎没有电荷练习1、当导体达到静电平衡状态时，其场强的特征是：()A.外电场E0消失。B.感应电荷产生的电场E'为零。C.导体内部合场强E内=E0+E'=0。D.导体表面和内部场强均为零。2、长为l的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为＋q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示．当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点处产生的电场强度大小等于________，方向________.RLO+q3、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.C棒的电势一定高于D棒的电势B.若用导线将C棒的x端与D端的y端连接起来的瞬间，将有从y流向x的电子流C.若将B球接地，B所带的负电荷全部流入大地D.若将B球接地，B所带的负电荷还将保留一部分4、图中金属平板P的中垂线上放置正点电荷Q，比较金属平板边缘上a、b、c三点场强的方向，下列说法正确的是()A．三点场强方向都相同B．三点场强方向不相同C．三点中有两点场强相同D只有b点场强与表面垂直5、如图所示，一个原来不带电的中空金属球壳，上开一个小孔．若将一个带负电的小球放入且不与球壳接触，则球壳外表面带______电，内表面带______电；若用手接触一下球壳后移走带电小球，则球壳的外表面带______电荷；若带电小球与球壳的内壁接触，球壳的外表面带______电荷，内表面_____电荷6、一带电导体如图所示，一点电荷只在电场力的作用下，第一次从A点到无限远处，第二次从B点到无限远处，试比较两次最初的加速度aA和aB，若初速为零，试比较两次末速度vA和vB。四、静电屏蔽现象1.导体壳内不受外部的影响------++++++EE=02.接地的封闭导体壳，内部电场对外部没有影响结论：1．静电屏蔽：导体壳或金属网罩（无论接地与否）可以把外部电场遮住，使其内部不受外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽．2、接地的导体壳或金属网罩可以把内部的电场遮住，使外部不受内电场的影响。1、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2、有一接地的导体球壳,如图所示,球心处放一点电荷q,达到静电平衡时,则()A、q的电量变化时,球壳外电场随之改变B、q在球壳外产生的电场强度为零C、球壳内、外表面的电荷在壳外的合场强为零D、q与球壳内表面的电荷在壳外的合场强为零检测题1、如图所示，金属壳放在光滑的绝缘水平垫上，能起到屏蔽外电场或内电场作用的是（）2、一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场的分布是下图中的（）思考：上题中，若将金属球的外壳接地，则其电场的分布是（）BD尖端放电尖端放电的原理电离:导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，会把空气分子“撕裂”，使分子中的正负电荷分离，这种现象叫电离。尖端放电:中性的分子电离后变成带负电的自由电子和带正电的离子，这些带电的粒子与导体尖端的异种电荷，相互吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这个现象叫尖端放电。应用：避雷针１、定义：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，组成一个电容器。一、电容器平行板电容器电介质电容器的极板电容器的极板问题1：什么是电容器（电容器的构造）？2.公式1.电容：二、电容UQC电容器所带电量Q与电容器两极间的电压U的比值，叫电容器的电容。容纳电荷的本领，3、电容的单位：法拉:FpFFF126101011F=1C/V电容器的Q—U图象UQ△U△Q1C1C2△Q2C=Q/UC=△Q/△U你还能得出什么结论？1、一个电容器带电量为Q时,两极板间的电压为U,若使其带电量增加4×10−7C,电势差增加20V,则它的电容是（）A.1×10−8FB.2×10−8FC.4×10−8FD.8×10−8F例与练2、关于电容，下列说法中正确的是（）A．电容器的极板上带电量越大，这只电容器的电容就越大B．电容器的极板间电压越大，这只电容器的电容就越大C．如果电容器两极板上没有带电，它的电容为零D．对某一个电容器来说，两板间的电势差随所带电量的增加而增加D3、对于一给定的电容器，在如下图所示中，描述电容C、带电荷量Q、电压U之间的相互关系的图线中正确的是（）B三、电容器的充放电1.充电：-----++++----E结果：使两板带上等量异种电荷-----++++----E①充电过程电容器的Q、E、U均增大②充电过程电流逐渐减小，充电结束电流为零。（多选）下列是描述对给定的电容器充电时其电荷量Q、电压U、电容C之间相互关系的图象，其中正确的是（）----++++----E2.放电：放电过程电容器的Q、E、U均减小1.电容与板间距离d的关系：dUdUdC1CUQCC四、平行板电容器的电容平行板电容器由两块平行放置的金属板组成．利用平行板电容器进行如下实验：静电计指针夹角的变化表示U变化2.电容与两板正对面积S的关系：SUSUUQCSCCC静电计指针夹角的变化表示U变化3.电容与电介质的关系：介质UrCCUQC1、平行板电容器的电容决定式：四、平行板电容器的电容SCdC1两板间距离kdSCr4两板正对面积介电常数真空εr=1静电力常量rC说明：平行板电容器内的电场是匀强电场1、如图所示，平行板电容器的两个极板A、B分别接在电压为60V的恒压电源上，两极板间距为3cm，电容器带电荷量为6×10–8C，A极板接地（电势为零）。求：（1）平行板电容器的电容；（2）平行板电容器两板之间的电场强度；（3）距B板为2cm的C点处的电势2、对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是()A．将两极板的间距加大，电容将增大B．将两极板平行错开,使正对面积减小，电容将减小C．在下极板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大D．在下极板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板，电容将增大3．用控制变量法，可以研究影响平等板电容器的因素(如图)，设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ.实验中，极板所带电荷量不变，若()A．保持S不变，增大d，则θ变大B．保持S不变，增大d，则θ变小C．保持d不变，增大S，则θ变小D．保持d不变，增大S，则θ不变A．U2＝U1，E2＝E1B．U2＝2U1，E2＝4E1C．U2＝U1，E2＝2E1D．U2＝2U1，E2＝2E11．板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间电势差为U1，板间场强为E1.现将电容器所带电荷量变为2Q，板间距变为12d，其他条件不变，这时两极板间电势差为U2，板间场强为E2.下列说法正确的是()五、电容器的动态分析2.(多选)如右图所示的电路，闭合开关，水平放置的平行板电容器中有一个带电液滴正好处于静止状态．为了使液滴竖直向上运动，下列操作可行的是()A．断开开关，将两板间的距离拉大一些B．断开开关，将两板水平地向相反方向移开一些C．保持开关闭合，将两板间的距离减小一些D．保持开关闭合，以两板各自的左侧板沿为轴，同时向上(即逆时针方向)转过一个小角度3.(多选)如图所示为一平行板电容器，两板之间的距离d和两板正对面积S都可以调节，电容器两板与电池相连接．Q表示电容器的带电荷量，E表示两板间的电场强度．则()A．当d增大，S不变时，Q减小，E减小B．当S增大，d不变时，Q增大，E增大C．当d减小，S增大时，Q增大，E增大D．当S减小，d增大时，Q不变，E增大平行板电容器动态分析的“三公式”、“两类型”“三公式”（1）C＝εrS4πkd（决定式）（2）C＝QU＝ΔQΔU（定义式）（3）E＝Ud（匀强电场）“两类型”（1）电容器始终与电源相连（U恒定）（2）电容器充电后断开电源（Q恒定）1、连接在电池两极上的平行板电容器，当两极板间的距离减小时A.电容器的电容C变大B.电容器极板的带电量Q变大C.电容器两极间的电势差U变大D.电容器两极板间的电场强度E变大课堂检测2、如图所示，平行板电容器在充电后不切断电源，此时板间有一带电尘粒恰能在电场中静止．若正对的平行板左右错开一些，则()A．带电尘粒将向上运动B．带电尘粒将保持静止C．错开过程中，通过电阻R的电流方向为B到AD．错开过程中，通过电阻R的电流方向为A到B3、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P点有一个带电液滴处于静止状态。若将a板向下平移一小段距离，但仍在P点上方，则稳定后，下列说法中正确的是（）A．液滴将加速向下运动B．P点电势升高，液滴在P点的电势能将减小C．P点的电场强度变小了D．在a板移动前后两种情况下，若将液滴从a板移到b板，电场力做功相同4、如图所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U，现使B板带电，则下列判断正确的是()A．增大两极之间的距离，指针张角变大B．将A板稍微上移，静电计指针张角将变大C．若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大D．若将A板拿走，则静电计指针张角变为零5、如图所示，C为中间插有电介质的电容器，a和b为其两极板,a板接地。P和Q为两竖直放置的平行金属板，在两板间用绝缘线悬挂一带电小球，P板与b板用导线相连，Q板接地。开始时悬线静止在竖直方向，在b板带电后，悬线偏转了角度α。在以下方法中，能使悬线的偏角变大的是A．缩小a、b间的距离B．加大a、b间的距离C．取出a、b两极板间的电介质D．换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质6、两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置构成一平行板电容器。与它相连的电路如图所示，接通开关S，电源即给电容器充电（）MNSA、保持S接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小B、保持S接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电荷量增大C、断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小D、断开S，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大7、如图所示，两块较大的金属板A、B平行放置并与一电源相连，S闭合后，两板间有一质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态．以下说法中正确的是()A．若将A板向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G中有b→a的电流B．若将A板向左平移一小段位移，则油滴仍然静止，G中有b→a的电流C．若将S断开，则油滴立即做自由落体运动，G中无电流D．若将S断开，再将A板向下平移一小段位移，则油滴向上加速运动，G中有b→a的电流8．将平行板电容器两极板之间