第三节课件.ppt

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1、第三节第三节 电容器与电容电容器与电容带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动常见电容器常见电容器(1)组成：由两个彼此组成：由两个彼此_又相互又相互_的导体的导体组成组成(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的带电荷量：一个极板所带电荷量的_(3)电容器的充、放电电容器的充、放电充电充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两：使电容器带电的过程，充电后电容器两板带上等量的板带上等量的_，电容器中储存，电容器中储存_放电放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电过程中_转化为其他形式的能转化为其他形式的能一、电容器一、电容器 电容电容1.绝缘绝缘靠近靠

2、近绝对值绝对值异种电荷异种电荷电场能电场能电场能电场能电容电容(1)定义定义：电容器所带的：电容器所带的_与电容器两与电容器两极板间的电势差极板间的电势差U的比值的比值(2)定义式定义式： .(3)物理意义物理意义：表示电容器：表示电容器 _本领大小的物理量本领大小的物理量(4)单位单位：法拉：法拉(F)1 F_ F1012 pF.2电荷量电荷量Q容纳电荷容纳电荷106 3.3.平行板电容器平行板电容器(1)(1)影响因素影响因素: :平行板电容器的电容与平行板电容器的电容与 成成正比正比, ,与介质的与介质的 成正比成正比, ,与与 成成反比反比. .(2)(2)决定式决定式: :C C=

3、,= ,k k为静电力常量为静电力常量. .特别提醒特别提醒电容器的电容大小是由电容器的电容大小是由本身的特性本身的特性决定的决定的, ,与极板与极板间电压以及电容器带电多少间电压以及电容器带电多少, ,带不带电荷无关带不带电荷无关. .正对面积正对面积介电常数介电常数两板间的距离两板间的距离kdSr4热点热点 :平行板电容器的动态分析平行板电容器的动态分析1.1.主要的理论依据主要的理论依据 (1)(1)平行板电容器的电容平行板电容器的电容C C与板距与板距d d、正对面、正对面 积积S S、介质介电常数、介质介电常数间的关系间的关系C C= .= . (2) (2)平行板电容器内部是匀强电

4、场平行板电容器内部是匀强电场, ,所以所以 场强场强 E E= = . . (3) (3)电容器所带电荷量电容器所带电荷量Q Q= =CUCU. . (4) (4)由以上三式得由以上三式得E E= = , ,该式常用于该式常用于Q Q保持保持 不变不变 的情况中的情况中. .dkS4dUSQk42.电容器的动态分析方法主要分两种情况电容器的动态分析方法主要分两种情况(1)平行板电容器充电后平行板电容器充电后,继续与电源的两极继续与电源的两极相连相连,因此两极板间的电压不变因此两极板间的电压不变,当电容器当电容器的的d、S、变化时变化时,将引起电容器的将引起电容器的C、Q、E的变化的变化.(U不

5、变不变)ddUEdSUCQdSdkSC14即(2)(2)平行板电容器充电后平行板电容器充电后, ,切断与电源的切断与电源的连接连接, ,因此电容器带因此电容器带电荷量电荷量Q Q不变不变, ,当电容当电容器的器的d d、S S、变化时变化时, ,将引起电容器的将引起电容器的C C、U U、E E变化变化.(.(Q Q不变不变) )SSQkESdCQUdSdkSC144即分类分类充电后与电池充电后与电池两极相连两极相连充电后与电池充电后与电池两极断开两极断开不变量不变量UQd变大变大C变小变小Q变小变小E变小变小 C变小变小U变大变大E不变不变S变大变大C变大变大Q变大变大E不变不变 C变大变大

6、U变小变小E变小变小变大变大C变大变大Q变大变大E不变不变 C变大变大U变小变小E变小变小M、N两金属板竖直放置，使其带电，悬挂两金属板竖直放置，使其带电，悬挂其中的带电小球其中的带电小球P如图如图634所示，偏离竖所示，偏离竖直方向下列哪一项措施会使直方向下列哪一项措施会使OP悬线与竖悬线与竖直方向的夹角增大？直方向的夹角增大？(P球不与金属极板接触球不与金属极板接触) ()A增大增大MN两极板间的电势差两极板间的电势差B减小减小MN两极板的带电荷量两极板的带电荷量【典例【典例1】图图634C保持板间间距不变，将保持板间间距不变，将M、N板一起向右平移板一起向右平移D保持板间间距不变，将保持

7、板间间距不变，将M、N板一起向左平移板一起向左平移A【例例2 2】 如图如图3 3所示所示, ,一平行板电容器充电后与一平行板电容器充电后与电源断开电源断开, ,负极板接地负极板接地, ,在两极板间有一正电荷在两极板间有一正电荷( (电荷量很小电荷量很小) )固定在固定在P P点点. .以以E E表示两极板间的场表示两极板间的场强强, ,U U表示电容器的电压表示电容器的电压, ,E Ep p表示正电荷在表示正电荷在P P点的点的电势能电势能. .若保持负极板不动若保持负极板不动, ,将正极板移到图中将正极板移到图中虚线所示位置虚线所示位置, ,则则A A. .U U变小变小, ,E E不变不

8、变 B B. .E E变大变大, ,E Ep p不变不变C C. .U U变大变大, ,E Ep p不变不变 D D. .U U不变不变, ,E Ep p不变不变A A1.带电粒子在电场中的加速带电粒子在电场中的加速带电粒子沿与电场线平行的方向进入电场，带电带电粒子沿与电场线平行的方向进入电场，带电粒子将粒子将 做做_运动有两种分析方法：运动有两种分析方法：二二 带电粒子在匀强电场中的运动带电粒子在匀强电场中的运动加加(减减)速速（任何电场）（任何电场）（匀强电场）（匀强电场）带电粒子在匀强电场中的偏转带电粒子在匀强电场中的偏转(1)研究条件研究条件：带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场：带电粒

9、子垂直于电场方向进入匀强电场(2)处理方法处理方法：类似于平抛运动，应用运动的：类似于平抛运动，应用运动的_的方法的方法沿初速度方向做沿初速度方向做_运动，运动时间运动，运动时间t沿电场力方向，做沿电场力方向，做_运动运动2合成与分解合成与分解匀速直线匀速直线匀加速直线匀加速直线求解带电粒子偏转问题的两种思路求解带电粒子偏转问题的两种思路考点考点带电粒子在匀强电场中偏转问题带电粒子在匀强电场中偏转问题图图638在示波管模型中，带电粒子经在示波管模型中，带电粒子经加速电场加速电场U1加速，再经偏转电加速，再经偏转电场场U2偏转后，需再经历一段匀偏转后，需再经历一段匀速直线运动才会打到荧光屏上速直

10、线运动才会打到荧光屏上而显示亮点而显示亮点P.如图如图638所所示示.(1)确定最终偏移距离确定最终偏移距离OP的两种方法的两种方法思路思路1：思路思路2：(2)确定粒子经偏转电场后的动能确定粒子经偏转电场后的动能(或速度或速度)的两种方法的两种方法思路思路1：思路思路2：1. 构造构造：(1)_，(2) _，(3) _2工作原理工作原理(如图如图631所示所示)四四 、示波管、示波管图图631电子枪电子枪偏转电极偏转电极荧光屏荧光屏在一个水平面上建立在一个水平面上建立x轴，在过轴，在过原点原点O右侧空间有一个匀强电场，右侧空间有一个匀强电场，电场强度大小电场强度大小E6105 N/C，方向与

11、方向与x轴正方向相同，在轴正方向相同，在O处处放一个电荷量放一个电荷量q5108【变式【变式2】图图637C、质量、质量m0.010 kg的带负电绝缘物块物块与水平面间的带负电绝缘物块物块与水平面间的动摩擦因数的动摩擦因数0.2，沿，沿x轴正方向给物块一个初速度轴正方向给物块一个初速度v02 m/s，如图，如图637所示，求：所示，求：(1)物块最终停止时的位置；物块最终停止时的位置；(g取取10 m/s2)(2)物块在电场中运动过程的机械能增量物块在电场中运动过程的机械能增量解析解析(1)第一个过程：物块向右做匀减速运动到速度为第一个过程：物块向右做匀减速运动到速度为零零FfmgFqEFfF

12、ma2as1v02s10.4 m第二个过程：物块向左做匀加速运动，第二个过程：物块向左做匀加速运动，离开电场后再做匀减速运动直到停止离开电场后再做匀减速运动直到停止由动能定理得：由动能定理得：Fs1Ff(s1s2)0得得s20.2 m，则物块停止在原点，则物块停止在原点O左侧左侧0.2 m处处(2)物块在电场中运动过程的机械能增量物块在电场中运动过程的机械能增量EWf2mgs10.016 J.答案答案(1)原点原点O左侧左侧0.2 m处处(2)0.016 J三三 、静电现象、静电现象1.静电感应现象静电感应现象导体放入电场后，导体内部自由电荷在导体放入电场后，导体内部自由电荷在 作作用下做用下

13、做 ，使导体两端出现，使导体两端出现 的正、的正、负电荷的现象负电荷的现象.2.静电平衡静电平衡(1)状态：导体中(包括表面) .(2)条件：导体 .电场力电场力定向移动定向移动等量等量没有电荷的定向移动没有电荷的定向移动内部场强处处为零内部场强处处为零电荷只分布在导体电荷只分布在导体 ；导体表面上任何一点的场强方向跟该点外表导体表面上任何一点的场强方向跟该点外表面面；整个导体是一个整个导体是一个 ，导体表面是，导体表面是一个一个 .3导体处于静电平衡状态的特点：导体处于静电平衡状态的特点：（4）导体内部场强）导体内部场强 - 垂直垂直外表面外表面等势体等势体等势面等势面处处为零处处为零4.静

14、电屏蔽静电屏蔽 导体球壳内导体球壳内(或金属网罩内或金属网罩内)达到静电平衡后，达到静电平衡后，内部场强内部场强 ，不受外部不受外部 ， 这种现象叫静电屏蔽这种现象叫静电屏蔽.5.尖端放电尖端放电导体尖端的电荷密度很大，附近场强很强，导体尖端的电荷密度很大，附近场强很强，能使周围气体分子能使周围气体分子 ，与尖端电荷电性，与尖端电荷电性相反的离子在电场力作用下奔向尖端，与尖相反的离子在电场力作用下奔向尖端，与尖端电荷端电荷 ，这相当于导体尖端失去电荷，这相当于导体尖端失去电荷，这一现象叫尖端放电这一现象叫尖端放电处处为零处处为零电场的影响电场的影响电离电离中和中和【例例1 1】 如图如图1 1

15、所示所示, ,将带电棒移近两个不带将带电棒移近两个不带 电的导体球甲、乙电的导体球甲、乙, ,两个导体球开始时互两个导体球开始时互 相接触且对地绝缘相接触且对地绝缘, ,下述几种方法中能使下述几种方法中能使 两球都带电的是两球都带电的是 ( )( ) A. A.先把两个球分开先把两个球分开, ,再移走带电棒再移走带电棒 B.B.先移走带电棒先移走带电棒, ,再把两个球分开再把两个球分开 C. C. 先使甲球瞬时接触地先使甲球瞬时接触地, ,再移走带电棒再移走带电棒 D.D.使带电棒与甲球瞬时接触使带电棒与甲球瞬时接触, ,再移走带电棒再移走带电棒 感应起电感应起电, , 图图1 1ACDACD