4靜電現象

電容器第六章電場11.靜電平衡(1)導體中(包括表面)

狀態叫做靜電平衡狀態.靜電平衡的實質是：外電場和

產生的電場所疊加的合場強為零.沒有電荷定向移動的感應電荷2(2)導體處于靜電平衡狀態的特點：①導體內部的場強

；②導體是一個等勢體，導體表面是一個

，在靜電平衡導體內和導體上移動電荷，電場力

；處處為零等勢面不做功3③凈電荷只分布在導體的

表面，導體內部沒有凈電荷.對于空腔導體，在其內部無其他帶電體的情況下，電荷只分布在外表面.在導體表面，越尖銳的位置(表面曲率1/R越大)，電荷的面密度(單位面積上分布的電荷量)

，凹陷的位置，幾乎沒有電荷分布.④導體表面處的場強不為零，表面上任一點的場強方向與該點所在的切面

.⑤達到靜電平衡的時間極短，10-9s越大垂直外42.尖端放電(1)空氣的電離：空氣中的少量帶電粒子在

的作用下發生劇烈的運動，使中性空氣分子中的正負電荷

，這個現象叫做空氣的電離.強電場分離5(2)尖端放電：導體尖端的電荷密度

，附近的電場

，使得空氣中的中性分子

，而電離后那些所帶電荷與導體尖端的電荷電性相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷

，這個現象叫做尖端放電.(3)尖端放電的應用：避雷針.很大很強電離中和63.靜電屏蔽（1）一個接地的空腔導體，腔外電場對腔內空間

影響，腔內帶電體對腔外空間電場

影響，這就是靜電屏蔽.（全屏蔽）（2）空腔導體未接地時，腔內帶電體對腔外空間將產生影響.（半屏蔽）不產生不產生7說明：在靜電屏蔽現象中，空腔導體可以使腔內不受外電場影響，但并不是在腔內沒有外電場，而是空腔導體上產生的

的電場與外電場抵消，從而使外電場不對腔內產生影響.4.靜電的應用與防止實例應用：除塵、復印、噴涂防止：放電會引起火災，故在油罐、紡織廠等處要有防范措施.感應電荷81.怎樣分析靜電平衡問題？各種物質的原子核對電子的束縛能力不同，因而物質得失電子的本領也不同.金屬導體的外層電子容易丟失，其體內存有大量自由電子，所以金屬容易導電.絕緣體內的電子受到原子核的束縛力大，其體內沒有自由電子，所以它不容易導電，但是利用強電力作用、高溫等方法可以使一部分電子擺脫原子核的束縛，成為自由電子，于是絕緣體變成了導體.9導體的特點是其體內存有大量自由電子，它們在電場作用下可以移動，從而改變電荷分布；反過來，電荷分布的改變又會影響到電場分布．當導體處在電場中時，其內部的自由電荷在電場力的作用下將發生定向移動，出現重新分布，導體兩端出現等量正負感應電荷，感應電荷產生感應電場，隨著正負感應電荷積累的增加，10感應電場逐漸增強，最終將與原電場在導體內部相互抵消，使導體內部合場強為零，導體內（包括表面）的自由電荷定向運動停止（自由電荷的熱運動還會繼續進行），電場分布不隨時間變化，從而達到靜電平衡狀態.導體表面附近場強垂直于導體表面.11導體處于靜電平衡狀態可以沒有外電場.孤立帶電導體處在本身電荷產生的電場中而處于靜電平衡狀態.善于利用電場線分析問題，有正電荷的地方是電場線的起始點，有負電荷的地方是電場線的終止點，場強為零處不會有電場線，順著電場線電勢降低.121.靜電現象如圖所示，把原來不帶電的金屬球殼B的外殼表面接地，將一帶正電的小球A從小孔放入球殼內，但不與B發生接觸，達到靜電平衡后()A.B的空腔內電場強度為零B.B不帶電C.B的內外表面電勢相等D.B帶負電CD13如圖所示，在水平放置的光滑金屬板中點正上方，有帶正電的點電荷+Q，一表面絕緣帶正電的金屬小球C(可視為質點，且不影響原電場)，以初速度v0自左向右運動，則在運動過程中()A.小球先減速后加速B.小球做勻速直線運動C.小球受到電場力的沖量為零D.電場力對小球做功為零BD14如圖中，實心金屬球A半徑為R，帶電量為Q，點電荷B帶電量為q，B與A球的球心間的距離為r，當B不存在而只有A存在且達到靜電平衡時，電荷Q在球心O處的電場強度等于

；當點電荷B也同時存在并達到靜電平衡時，球心O處的電場強度等于

，金屬球上的電荷在球心O處產生的場強的大小等于

.0015如圖所示，金屬球殼A外有一帶正電的點電荷B，當閉合開關S使球殼的內表面接地時（）A．導線中有方向向下的電流B．導線中沒有電流C．球殼的電勢開始變小D．球殼上凈電荷將變成負的ACD165.電容器(1)基本結構：

.

.(2)帶電特點：兩板電荷

，分布在兩板的內側.一個極板所帶電量的絕對值叫做電容器的電量.由兩塊彼此絕緣，互相靠近的導體組成等量異號17(3)工作狀態：

和

.

是使電容器帶電的過程，

是使充電后的電容器失去電荷的過程.充電時I充減小、Q增大、E增大、U增大、電源電能轉化為電場能；放電時I放增大、Q減小、U減小、E減小，電場能轉化其他形式能.充電放電充電放電18(4)板間電場：不考慮邊緣效應，板間形成

電場，場強大小

，方向

.(5)擊穿電壓：也叫耐壓值，指它所能承受的最大電壓；接交流時，交流電的

不能超過其擊穿電壓，擊穿電壓大于電容器的額定電壓.勻強E=U/d垂直板面，從正極板指向負極板最大值19(6)常見電容器的分類與構造紙質電容器電解電容器聚氯乙烯電容器可變：動片與定片固定206.電容——表示電容器容納電荷本領的物理量(1)定義式：C=

=

.(2)單位：

，1F=

μF=

pF.(3)平行板電容器的電容的決定式：C=

.(4)電容器的電容由其本身的性質決定（導體大小、形狀、相對位置及電介質）決定，與電容器電荷量，電勢差

.法拉(F)1061012εS/4πkd無關21（5）電容的連接：（6）電容器兩種典型問題的討論：①保持兩極板與電源連接，則電容器兩極板間的電壓不變（等于電源電動勢）：Q=CU∝C，而②充電后斷開電源，則帶電荷量Q不變：222.怎樣分析電容器的動態變化？(1)先分清是Q與U中的哪個量恒定不變：一直與電源連接時U不變，充電后與電源斷開時Q不變.(2)用決定式C=εS/4πkd判斷電容C的變化.23(3)由定義式判斷Q與U中發生變化的量的變化.(4)由(U不變時)或(Q不變時)分析場強的變化.其中因為所以243.怎樣求平行板電容器中電荷在某點的電勢和電勢能？選定某一極板為零電勢，用φ=±Ed′計算電場中某點的電勢及判斷其變化，其中d′為該點到零電勢極板的垂直距離，當該點垂直指向零電勢極板的方向與電場方向相同時取“+”，反之取“-”.由Ep=qφ，進一步判斷電荷q在電場中該點的電勢能Ep的變化，此時要注意Ep、q和φ都有正負之分.254.電容式傳感器的原理是怎樣的？電容器的電容C決定于極板正對面積S，極板間距離d以及極板間的介質這幾個因素，如果某一物理量(如角度θ、位移x、深度h)的變化能引起電容的變化，那么，通過測定電容器的電容就可以確定上述物理量的變化，這一種用途的電容器稱為電容式傳感器.262.平行板電容器的動態分析

圖(a)是某同學設計的電容式速度傳感器原理圖，其中上板為固定極板，下板為待測物體，在兩極板間電壓恒定的條件下，極板上所帶電量Q將隨待測物體的上下運動而變化，若Q隨時間t的變化關系為(a、b為大于零的常數)，其圖象如圖(b)所示，那么圖(c)、(d)中反映極板間場強大小E和物體速率v隨t變化的圖線可能是()C2728A.①和③B.①和④C.②和③D.②和④29如圖所示，C為中間插有電介質的電容器，a和b為其兩