2021-2022学年高二物理竞赛静电场复习课件.pptx

静电场复习课件 有直径为有直径为16cm和和19cm的两导体薄球壳的两导体薄球壳同心放置，此时内球电势为同心放置，此时内球电势为2700V，外球电，外球电荷为荷为8.0 10-9C，现把内球与外球相接触，现把内球与外球相接触，问此时两球的电势各变化多少？问此时两球的电势各变化多少？解：设未接触前内球电势为解：设未接触前内球电势为U1，电荷为，电荷为q1，外球电势为，外球电势为U2，电荷为，电荷为q2，显然，显然由此可得：由此可得：接触后，两球为等电势体，且电荷全分接触后，两球为等电势体，且电荷全分布在外球表面上，其电势为：布在外球表面上，其电势为：内球电势降低了。内球电势降低了。把半径把半径R1=1.0cm，q1=1.0 10-10C的实心的实心导体球与一半径为导体球与一半径为 R2=3.0cm,R3=4.0cm,Q=11 10-10C的导体球壳同心，试问：的导体球壳同心，试问：1）两球）两球上的电荷分布；上的电荷分布；2）两球的电势）两球的电势U1和和U2各为多各为多少？少？3）若把实心导体球换成同样大小的导体）若把实心导体球换成同样大小的导体球壳，对球内同一点（球壳，对球内同一点（r r1）的电场强度及）的电场强度及电势有无影响？为什么？电势有无影响？为什么？解：解：1）实心球表面电荷为）实心球表面电荷为q1=1.0 10-10C,均匀分布球壳内表面电荷为均匀分布球壳内表面电荷为-q1=-1.0 10-10C,外外表面为表面为Q+q1=12 10-10C,都均匀分布在表面上。都均匀分布在表面上。2）内球电势为）内球电势为外球电势为外球电势为3）无影响）无影响 三块平行金属板三块平行金属板A、B、C面积为面积为200cm2，A、B相距相距4.0mm，A、C相距相距2.0mm，B和和C都接地。如果使都接地。如果使A板带上板带上q=3.0 10-7C的电荷，试求：的电荷，试求：1）B、C两板上的感应电两板上的感应电荷；荷；2）A板的电势。板的电势。解：解：1）设）设A板上电荷均匀分布于左、右板上电荷均匀分布于左、右表面的电荷分别为表面的电荷分别为q1和和q2，则，则B、C两板上两板上的感应电荷分别为的感应电荷分别为-q1和和-q2，且，且由题意可知：由题意可知：2mmCAB4mmq1q2平板间场强为平板间场强为代入式代入式可得：可得：2）如果把地球看作一半径为如果把地球看作一半径为6.4 106m的导的导体球，试计算其电容；如果空气的击穿场强体球，试计算其电容；如果空气的击穿场强为为3.0 10-6Vm-1，则地球所能携带的最大电，则地球所能携带的最大电荷为多少？电荷面密度等于多少？荷为多少？电荷面密度等于多少？解：解：一平板电容器充电后拆去电源，使两板一平板电容器充电后拆去电源，使两板间距离增大一倍，试问电容器的电容两板间距离增大一倍，试问电容器的电容两板间的电场强度和电势差各作如何变化？如间的电场强度和电势差各作如何变化？如果不拆去电源，情况又如何？果不拆去电源，情况又如何？解：充电后拆去电源，其极板上电量不变解：充电后拆去电源，其极板上电量不变不变不变增大一倍增大一倍若不拆电源，则两板间若不拆电源，则两板间U=U0不变不变减小一半减小一半减小一半减小一半减小一半减小一半 平板电容器两极板上接上电源，并维持其平板电容器两极板上接上电源，并维持其电压不变，把介电常数为电压不变，把介电常数为r的电介质填满极板的电介质填满极板之间，问极板上的电荷和极板间的电场强度之间，问极板上的电荷和极板间的电场强度各作何变化？如果电容器充电以后切断电源，各作何变化？如果电容器充电以后切断电源，再填满物质，情况又如何？再填满物质，情况又如何？解：解：U不变，而不变，而增大增大r倍倍切断电源后，切断电源后，Q不变不变减小减小r倍倍而而不变不变 平板电容器极板面积为平板电容器极板面积为S，间距为，间距为d，中，中间有两层厚度各为间有两层厚度各为d1和和d2（d=d1+d2），介电），介电常数为常数为1和和2的电介质，试计算其电容。的电介质，试计算其电容。解：设极板带电为解：设极板带电为q，则两板间电势差为，则两板间电势差为12d1d2 把上题中的电容器接在电压为把上题中的电容器接在电压为U 的电源两的电源两端，求：两介质中的场强各等于多少？每板端，求：两介质中的场强各等于多少？每板上的电荷密度等于多少？上的电荷密度等于多少？解：解：如图所示如图所示C1=10.0F，C2=5.0F,C3=5.0F，求：，求：1）A、B间的电容；间的电容；2）在）在A、B间加上间加上100V的电压，求的电压，求C2上的电荷和电压；上的电荷和电压；3）如果）如果C1被击穿，问被击穿，问C3上的电荷和电压各上的电荷和电压各为多少？为多少？解：解：1）2）3）C2C1C3AB.在半径为在半径为R的导体球外有一层外径为的导体球外有一层外径为R的均匀电介质，电介质的相对介电常数为的均匀电介质，电介质的相对介电常数为r，导体所带的电荷为，导体所带的电荷为Q，求：，求：1）介质层内、）介质层内、外的电场强度分布；外的电场强度分布；2）介质层内、外的电）介质层内、外的电势分布；势分布；3）画出）画出E-r和和U-r的关系图。的关系图。解：解：1）由高斯定理，）由高斯定理，可得可得+RR又又2）3）导体球内导体球内 E=0导体球内导体球内ROErRROUrR（a）（b）