靜電平衡,電容

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1、靜電平衡狀態(tài)、電容器　　　　　　　　　　　　　　　審稿：李井軍　　　責(zé)編：張金虎目標認知學(xué)習(xí)目標　　1、知道靜電平衡狀態(tài)的特點，了解達到靜電平衡狀態(tài)的微觀過程　　2、了解靜電屏蔽的意義和實際運用　　3、了解電容器的構(gòu)造，理解電容器的電容的意義和定義，知道電容器的一些運用　　4、理解平行板電容器的電容的決定式的意義，知道平行板間電場的特點，并能進行一些相關(guān)的計算和　　　分析。學(xué)習(xí)的重點和難點　　1、靜電平衡狀態(tài)的特點和實際運用　　2、電容器、平行板間電場的特點知識要點梳理知識點一：靜電平衡狀態(tài)及其特點1、靜電平衡狀態(tài)　　要點詮釋

2、：　?。?）靜電平衡狀態(tài)的定義：處于靜電場中的導(dǎo)體，當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)部的自由電荷不再發(fā)生定向移動時，我們說導(dǎo)體達到了靜電平衡狀態(tài)?！　。?）靜電平衡狀態(tài)出現(xiàn)的原因是：導(dǎo)體在外電場的作用下，兩端出現(xiàn)感應(yīng)電荷，感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場和外電場共同的作用效果，使得導(dǎo)體內(nèi)部的自由電荷不再定向移動。（導(dǎo)體內(nèi)部自由電荷雜亂無章的熱運動仍然存在著）2、靜電平衡狀態(tài)的特點　　要點詮釋：　　特點一：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部電場強度處處為零?！　?dǎo)體內(nèi)部的場強E是外電場E0和感應(yīng)電荷產(chǎn)生的場E/的疊加，即E是E0和E/的矢量和。當(dāng)導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)時，必

3、定有感應(yīng)電荷的場與外電場大小相等、方向相反，即：E0=－E/。　　　　　　　　　　特點二：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，其表面上任何一點的電場強度方向與導(dǎo)體表面垂直?！　∪绻麑?dǎo)體表面的場強不與導(dǎo)體表面垂直，必定存在著一個切向分量，這個切向分量就會使得導(dǎo)體表面的自由電荷沿著表面切線方向運動，那么，導(dǎo)體所處的狀態(tài)就不是平衡狀態(tài)，與給定的平衡狀態(tài)相矛盾，所以導(dǎo)體表面的場強方向一定與導(dǎo)體表面垂直。如圖所示：　　　　　　　　　　　　　　　　問題思考：導(dǎo)體達到靜電平衡時，在導(dǎo)體內(nèi)部移動電荷，或沿導(dǎo)體表面移動電荷，電荷是否受到電場力作用，電場力是

4、否對電荷做功？　　分析解答：由于導(dǎo)體達到靜電平衡時導(dǎo)體內(nèi)部場強處處為0，所以在導(dǎo)體內(nèi)部移動電荷時，電荷不受電場力作用，沒有電場力對電荷做功。在導(dǎo)體表面移動電荷，電荷受到垂直于導(dǎo)體表面的電場力作用，但電場力與電荷移動方向垂直，電場力還是不做功。根據(jù)?！　√攸c三：達到靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體是一個等勢體，導(dǎo)體表面是一個等勢面?！　∮缮厦娴乃伎碱}知道，無論是在導(dǎo)體內(nèi)部還是在導(dǎo)體的表面上或者是由導(dǎo)體的內(nèi)部到表面上移動電荷，電場力都不做功，這就說明了導(dǎo)體上任何兩處電勢差為零，即整個導(dǎo)體處處等勢?！　√攸c四：靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體上的電荷分布特點：

5、　?。?）導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面　?。?）導(dǎo)體表面越尖銳的地方電荷密度越大，凹陷的地方幾乎沒有電荷?！　∪鐖D1所示，用帶有絕緣柄的金屬球e接觸帶電圓筒C的外壁時，能夠使得驗電器A的箔片張開；而金屬球e接觸帶電圓筒C的內(nèi)壁時，驗電器的箔片不張開，如圖2所示。這就說明了帶電圓筒的內(nèi)壁不帶電，電荷只分布在圓筒的外表面?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　D1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖2知識點二：靜電屏蔽及其應(yīng)用　　要點詮釋：1、靜電屏蔽　　將電學(xué)儀器用金屬外殼或者金屬網(wǎng)包圍起來，以防

6、止外電場對它的影響，金屬網(wǎng)或者金屬殼的這種作用就叫做靜電屏蔽。2、實驗及解釋：　　如圖甲所示，使帶電的導(dǎo)體接近驗電器，靜電感應(yīng)使得驗電器的金箔張開。若用一個金屬網(wǎng)將驗電器罩住，再使帶電金屬球靠近，驗電器的金箔不會張開，如圖乙所示，即使用導(dǎo)線把驗電器和金屬網(wǎng)連接，箔片也不張開?？梢娊饘倬W(wǎng)可以把外電場遮住——由于靜電感應(yīng)使金屬網(wǎng)內(nèi)部場強為0，使內(nèi)部不受外電場的影響?！　　　　≈R點三：電容器及其電容1、電容器　　要點詮釋：　　（1）定義：任何兩個彼此絕緣又互相靠近的導(dǎo)體，可看成是一個電容器?！　V義地說一個孤立的導(dǎo)體也是一個電容器

7、，例如一個導(dǎo)體球就是一個電容器，地球是一個大電容器。高中階段研究的是兩個導(dǎo)體構(gòu)成的電容器?！　。?）電容器的充、放電：電容器有攜帶電荷、儲存電荷的能力　　電容器充電：使電容器帶電的過程，也是電源的能量轉(zhuǎn)化為電場能的過程?！　‰娙萜鞣烹姡菏闺娙萜魃系碾姾蓽p少的過程，也是電場能轉(zhuǎn)化為其它形式能的過程?！　∷查g的充、放電過程電路中有電流通過，平衡后兩板帶等量異種電荷?！　。?）電路符號：2、電容器的電容　?。?）電容的意義：　　定義電容這一物理量是為了描寫電容器帶電的性質(zhì)，通俗的說就是電容器儲存電荷的能力?！　。?）電容器電容的定義

8、：　　電容器所帶電量的絕對值與所加電壓的比值，用字母C表示?！　《x式：，其中Q為其中一個導(dǎo)體所帶電量的絕對值，U為兩個導(dǎo)體之間的電壓?！　挝唬簢H單位是法拉，簡稱法，用F表示，法是一個很大的單位，　　　　　常用的單位還有微法，換算關(guān)系是　　說明：定義式是一個比值定義式，電