6.3静电现象 电容器 带电粒子在电场中的运动.doc

PAGE  PAGE 14 第3单元静电现象__电容器__带电粒子在电场中的运动 静电现象 [想一想] 如图6－3－1所示，绝缘开口金属球壳A已带电，现把验电器甲的小金属球与A球壳的内壁用导线相连，另外把一绝缘的金属小球B与球壳A的内壁相接触后再与验电器乙的金属小球相接触，验电器乙距球壳A足够远，那么验电器甲和乙的金属箔片是否张开？ 图6－3－1 提示：处于静电平衡的金属球壳，由于电荷间的相互排斥的作用力，电荷间的距离尽量变大，所以电荷分布在金属球壳的外表面上，在金属球壳的内表面没有净电荷的分布。验电器甲与A球壳相连时，与金属球壳构成一个导体，相当于金属球壳的远端，则带有电荷，从而使金属箔片张开；同理，得出验电器乙不会带电，故金属箔片不张开。 [记一记] 1．静电平衡 (1)概念：导体中(包括表面)没有电荷的定向移动的状态。 (2)特点eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(①导体内部场强：导体内部处处为零,②电势：导体为等势体，导体表面为等势面,③导体表面场强：表面上E≠0且与表面垂直,④净电荷：分布在外表面)) 2．静电现象的应用 (1)静电屏蔽：处于静电平衡的空腔导体，腔外电场对腔内空间不产生影响。 (2)尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和的现象。 [试一试] 1．电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，下列说法正确的是(　　) A．铜丝编织的衣服不易拉破，所以用铜丝编织 B．电工被铜丝编织的衣服包裹，使体内电势保持为零，对人体起保护作用 C．电工被铜丝编织的衣服包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用 D．铜丝必须达到一定厚度，才能对人体起到保护作用 解析：选C　金属壳可以起到静电屏蔽的作用，使壳内部不受外部电场的影响。 电容和电容器 [想一想] 如图6－3－2所示的实验装置中，平行板电容器的极板A与一灵敏的静电计相接，极板B接地，若极板B向上移动一点，由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是什么？ 图6－3－2 提示：静电计指针的变化表现了电容器两极板电势差的变化，在保持电容器带电荷量Q不变的条件下，若极板B稍向上移动一点，则电容器的电容C变小，两极板间电势差U＝eq \f(Q,C)变大。 [记一记] 1．电容器 (1)组成：两个彼此绝缘且又相距很近的导体。 (2)带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值。 (3)充、放电： ①充电：把电容器接在电源上后，电容器两个极板分别带上等量的异号电荷的过程。充电后，两极板上的电荷由于互相吸引而保存下来；两极板间有电场存在。充电过程中由电源获得的电能储存在电容器中。 ②放电：用导线将充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷中和的过程。放电后的两极板间不再有电场，电场能转化为其他形式的能量。 2．电容 (1)定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值。 (2)意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。 (3)定义式：C＝eq \f(Q,U)。 (4)单位：1法拉(F)＝106微法(μF)＝1012皮法(pF)。 3．平行板电容器的电容 (1)决定因素：平行板电容器的电容C跟板间电介质的相对介电常数εr成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比。 (2)决定式：C＝eq \f(εrS,4πkd)。 [试一试] 2．图6－3－3是一种通过测量电容器电容的变化，来检测液面高低的仪器原理图，电容器的两个电极分别用导线接到指示器上，指示器可显示电容的大小，下列关于该仪器的说法中正确的有(　　) 图6－3－3 A．该仪器中电容器的两个电极分别是芯柱和导电液体 B．芯柱外套的绝缘管越厚，该电容器的电容越大 C．如果指示器显示出电容增大了，则说明容器中液面升高了 D．如果指示器显示出电容减小了，则说明容器中液面升高了 解析：选AC　类似于平行板电容器的结构：芯柱和导电液体构成电容器的两块电极，芯柱的绝缘层就是极间的电介质，其厚度d相当于两平行板间的距离，进入液体深度h相当于两平行板的相对面积(且h越大，S越大)，所以d大时C就小，若C大时就表明h大，正确答案为AC项。 带电粒子在电场中的运动 [想一想] 如图6－3－4所示，在点电荷＋Q的电场中有A、B两点，将质子和α粒子分别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比为多少？ 图6－3－4 提示：质子和α粒子都是正离子，从A点释放将受电场力作用加速运动到B点，设A、B两点间的电势差为U，由动能定理有： 对质子：eq \f(1,2)mHveq \o\al( 2,H)＝qHU，对α粒子：eq \f(1,2)mαveq \o\al( 2,α)＝qαU。