容器大小 平行板電容器動態平衡

2021-10-16 01:34:46 字數 1565 閱讀 7118

關於平行板電容器的動態平衡問題,我們先來簡單回顧下知識點,之後會詳細講講其中乙個難點:關於某點的電勢能與電勢的變化。

平行板電容器動態平衡的兩類模型:

①若電容器與電源相連,則整個動態平衡過程中電容器的電勢差u不變

②若電容器與電源斷開,則整個動態平衡過程中電容器的電荷量q不變

所涉及到的幾個公式:

通常來說判斷某物理量的變化,首先先確定模型(u不變還是q不變),再根據公式各物理量的正反比判斷即可。

但是若某板接地,當某個物理量發生變化,求平行板電場中某固定點電荷的電勢能與該點電勢變化,該怎麼解決呢?

這裡涉及到幾個知識點:

①w,ep,φ三個物理量均為標量,且有正負號,但是w比較大小只看絕對值,ep與φ比較大小需帶正負號

解決方法:

①電勢能變化

若將該點的點電荷移動到接地板(接地即電勢為0,即參考面)時,判斷

電場力做功的大小變化(通常用w=qed或w=uq來判斷)

及電場力做功正負(電荷與接地板電性相同w<0,相反w>0)

由於ep定義,則此時w的數值變化即ep的數值變化,又由於w大小變化只看絕對值,ep大小變化帶正負,則:

(1)若w>0,則w增大ep增大,w減小ep減小

(2)若w<0,則w增大ep減小,w減小ep增大

②電勢變化

由於公式

又由於ep與φ的大小變化需帶正負號,則:

(1)若q>0,則ep增大φ增大,ep減小φ減小

(2)若q<0,則ep增大φ減小,ep減小φ增大

理解並熟記上述規律,平行板電容器動態平衡也是小case啦!

例1.如圖所示,平行板電容器與電動勢為e的直流電源(內阻不計)連線,電容器下極板接地.一帶電油滴位於電容器中的p點且恰好處於靜止狀態,現將平行板電容器的上極板豎直向下移動一小段距離,下列說法正確的是( )

a.帶電油滴將豎直向下運動

b.p點的電勢將降低

c.電容器的電容增大,極板所帶電荷量減小

d.在上極板下移過程中,若將乙個帶負電的點電荷一直放在p點,該電荷的電勢能將減小

【解析】

判斷型別:與電源相連u不變

判斷變化:上板下移d變小

由得u不變d變小,則c變大,q變大,e變大

對油滴受力分析,向上的電場力eq與向下重力mg,且上板為正則油滴帶負電

當e變大,向上電場力大於重力,則油滴向上運動

若將乙個帶負電的點電荷一直放在p點,如果將其移動至接地板

由w=qed,q不變e變大d(p點與接地板距離)不變,則w變大

又由於點電荷為負下板也為負,則w<0

w<0且w變大,則ep減小

又由於q<0,ep減小,則φ增大

答案【d】

好啦,該類問題今天就講到這裡啦!

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