电容静电现象
《电容器静电现象》课件
总结
通过本课件,我们了解了静电现象的原理和应用,电容器的结构和特性,以及电容器的使用和维护。理解这些 内容将有助于我们更好地应用电容器。
参考文献
电容器的容量
电容器的容量是指储存电荷的能力。它取决于电容器的几何尺寸、导体板之 间的距离以及绝缘介质的介电常数。
电容器的静电现象
当电容器充电时,电荷会在导体板之间积累。充电过程中,正负电荷被分离, 导致电荷不平衡,产生静电现象。
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电容器的放电
电容器的放电是指将存储的电荷释放回电路中的过程。放电过程中,电荷从 一侧导体板流向另一侧导体板,恢复电荷的平衡状态。
电容器的放电过程中产生的放电电流
当电容器放电时,电荷从一个导体板流向另一个导体板,形成电流。这种放电电流可以用于电路中的各种应用。
电容器失效的原因和预防措施
电容器失效的原因可能有电解液干化、导体板腐蚀等。为了预防电容器失效, 可以定期检查和更换老化的电容器。
电容器的应用
电容器在电路设计中具有重要作用,可用于电压滤波、信号耦合、计时电路等。它们还广泛应用于电力系统中, 用于功率因数校正、电机起动等。
电容器的原理
电容器是由两个导体板之间隔开的介质垫层构成。当电容器中充电时,电荷 被储存在导体板上,形成电场和静电能量。
电容器的结构
电容器由两个金属导体板和绝缘介质组成。导体板通常由金属材料制成,而 绝缘介质可以是空气、塑料或陶瓷等。
电容击穿后的现象
电容击穿后的现象
电容是一种储存电荷的器件,其具有良好的电绝缘性能,但如果加在电容上的电压过高,就有可能导致电容击穿,这时电容的电绝缘性能丧失,使内部介质发生破坏,导致电
容器无法正常工作。下面我们来详细了解一下电容击穿后的现象。
1. 火花放电现象
电容击穿时,会产生火花放电现象。当电压达到电容器所能承受的上限时,电容器内
部的电场强度会超越材料的比较,从而形成一条放电通路,导致高能量的粒子在放电通道
中移动,同时释放大量的能量。
2. 发热现象
在火花放电过程中,电容内部会产生大量的热能,导致器件变热。如果电容的热损耗
过大,那么就会超过材料的耐热极限,导致材料熔化或气化,最终使电容失效。
3. 放出有毒气体
在电容器击穿的过程中,内部材料会发生化学反应,产生出各种有毒气体,如硫化氢、氯气、氢氟酸等。这些有毒气体对人体健康有严重的危害。而且这些气体也容易导致二次
污染,对环境造成影响。
4. 内部结构变形
电容器在电压过高时,内部介质可变形甚至破裂,而导体会发生烧毁、翘曲等变形。
当这种变形超过一定程度时,电容器就无法继续使用。
5. 聚焦现象
击穿电容器内部的火花能聚焦成为高温、高强度的光束,如果这股光束直接照射到电
容器或其他器件上,就会导致烧毁或损坏。这样也会导致电容器失效。
综合而言,电容器击穿后产生的各种现象可能对电容器本身以及周围环境、相关器件
都产生不利影响。为了防止电容器的击穿,一方面我们需要选择合适的电容器,要结合具
体工作场合和电压电流的情况进行选择。另一方面,我们还需要加强对电容器的保护措施,定期进行检测和维护,避免对生产造成意外损失。
电容充放电原理详解
电容充放电原理详解
电容充放电原理详解
电容是电路中常见的一种元件,它能储存电荷并且能随时释放电荷。
电容充放电是指在一个电容器内将电场能量储存起来,或将电场能量
从电容器中释放出来的过程。本篇文章将详细介绍电容充放电的原理。
一、电容的基本原理
要了解电容的充放电原理,我们需要先了解电容的基本原理。电容通
俗来说就是两个带有电荷的金属板之间隔一层介质,介质可以是空气、玻璃、金属氧化物等。电容器内部有两极,一个是正极,一个是负极,即两个金属板。当电容器处于充电状态时,带有正电荷的电子会聚集
在一个极板(通常是负极),带有负电荷的电子会聚集在另一个极板(通常是正极),产生静电力将两个极板之间的电荷隔开,从而形成
电场。
电容的储存能量就是通过电场的能量来维持的。当两个极板之间的电
压增加时,就意味着存储在电容器中的电荷量也增加了,电能也随之
增加。因此,电容具有储存电能的能力。
二、电容充电
所谓电容充电,就是指在一个电容器中充入电荷的过程。电荷流经电
容器时,会将电荷聚集在极板上并形成电场。在充电开始时,电容器
内部的电场强度逐渐增加。当电容器内部电场强度较强时,因为电容
器上已经聚集有一定数量的电子,所以充电速度就会逐渐减缓,直至
达到充满状态。
在电容充电过程中,电流从电源流向电容器,而电荷通过电容器极板
进入内部并被储存。当电场达到一定的强度时,电容器的电势差就会
增加,电荷聚集的速度也会增加,直到电容器内储存的电荷达到峰值,电容器就已经充满了。
三、电容放电
电容放电是指将电容器内存储的电荷释放出来的过程。当电容器处于
1.3生活中的静电现象1.4.电容器
即墨美术学校高二物理选修1-1导学案
1.3生活中的静电现象1.4.电容器
学习目标
1、放电现象、雷电和避雷、静电的防止和应用。
2、了解电容器的功能,电容器如何工作,知道常见的电容器有哪些。
3、了解不同的电容器电容量不同,知道决定电容器电容的因素。
自主学习
阅读课本思考下列问题:
1.放电现象
问题:什么是放电现象?有哪些种类
2.雷电和避雷
问题:雷电属于哪一种放电现象?电荷分布与放电的关系?
3.静电的防止和应用
问题:静电有哪些表现?危害?怎么防止?应用?
4.在日常生活中,你在哪些场合见过电容器?在你见过或使用过的家用电器中,哪些可能含有电容器?查一查家用电器的电路图,验证你的猜想是否正确,并想一想它们有什么作用?
5.电容器的充、放电的过程
分析:充电过程
放电过程
充电和放电过程中能量的变化:
6.电容器的电容
电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量
a、对于一个容器,容纳水的本领是由容器本身结构决定的,电容器的电容也是一样的,不同的电容器容纳电荷的本领不一样。如果一个电容器的电容比另一个导体的电容大表示每升高单位电压时,这个导体需要增加的电量比另一个。
b、对于影响平行板电容器的电容大小的因素有哪些?
c、电容的单位
国际单位制中,电容的单位是,简称,符号是。
法拉这个单位很大,实际上常用较小的单位:和。它们的
关系是
1μF= F 1 pF = F
课堂检测
1.下列关于电容器的说法中,正确的是 ( ) A.电容越大的电容器,带电荷量也一定越多
B.电容器不带电时,其电容为零
C.两个电容器的带电荷量相等时,两板间电势差较大的电容器的电容较大
100pf电容和1nf电容对静电
100pf电容和1nf电容对静电
静电是我们生活中常见的现象之一,它与电荷的积累和分布有关。而电容则是用来衡量物体对电荷积累的能力的物理量。在这篇文章中,我们将探讨100pf电容和1nf电容对静电的作用和影响。
让我们从100pf电容开始。100pf电容是一种电子元件,它的电容值为100皮法拉(pf)。当静电积累在100pf电容上时,它会在电容板之间存储电荷。由于100pf电容的电容值较小,它存储的电荷量相对较少。因此,当静电通过100pf电容时,它的影响相对较小。
接下来,我们来看看1nf电容。1nf电容的电容值为1纳法拉(nf),比100pf电容大10倍。当静电积累在1nf电容上时,它能够存储更多的电荷。因此,1nf电容对静电的影响更大。
静电的积累和释放是一个动态的过程。当静电积累在电容上时,电容会存储电荷。一旦电容达到极限,它会通过导体释放电荷。这个过程可以反复进行,直到静电完全释放。
静电除了对电容的影响外,还会对其他物体产生各种影响。例如,当我们走在地毯上时,身体会积累静电。当我们接触金属物体时,静电会通过我们的手释放,产生电击感。这是因为金属是导体,能够更好地传导电荷。
除了金属,静电还会对其他物体产生吸引或排斥的作用。当我们将橡皮球靠近头发时,球会被头发吸引并粘附在一起。这是因为头发
和橡皮球之间产生了静电吸引力。相反,当我们将两个带有相同电荷的物体靠近时,它们会相互排斥。
总的来说,100pf电容和1nf电容在静电方面有着不同的作用和影响。100pf电容能够存储较少的电荷,而1nf电容能够存储更多的电荷。静电不仅影响电容,还会对其他物体产生吸引或排斥的作用。了解静电和电容的特性,有助于我们更好地理解和应对与静电相关的现象。
2019年高中物理教科版选修3-1教学案:第一章 第6、7节 电容器和电容 静电的应用及危害 Word版含答案
第6、7节
电容器和电容__静电的应用及危害
1.富兰克林曾经利用莱顿瓶(电容器)储存风筝传 递过来的雷电的电荷。
2.电容的定义式为C =Q
U ,电容反映了电容器储 存电荷能力的大小。
3.电容的大小仅取决于电容器本身,与Q 和U 无关,电容器不带电时, 电容不受影响。 4.平行板电容器的电容与两板的正对面积S 、板 间距离d 、板间电介质有关。
5.静电的应用:静电屏蔽、静电喷漆、静电除尘、 静电复印等。
静电的危害:雷鸣闪电、火花放电、静电放电 引起的电磁干扰等。
6.防止静电危害的方法:要尽快导走多余电荷, 避免静电积累。
一、电容器 电容 1.电容器
(1)定义:由两个彼此绝缘又互相靠近的导体组成。 (2)平行板电容器:
①结构:由两块彼此绝缘的平行金属板组成。
②带电特点:两板带等量异种电荷,分布在两板相对的内侧。某一极板所带电荷量的绝对值规定为电容器的带电荷量。
2.电容器的充电、放电过程分析
(1)定义:描述电容器储存电荷能力的物理量叫电容器的电容量,简称电容。
(2)定义式:C=Q
U。
(3)意义:描述电容器储存电荷能力的物理量。
(4)单位:在国际单位制中,电容的单位是法拉,简称法,符号是F。1 F=1 C/V。
常用单位:微法(μF)和皮法(pF)。
1 μF=10-6 F 1 pF=10-6μF=10-12F。
二、平行板电容器的电容常见电容器
1.实验探究:平行板电容器的电容与哪些因素有关?
(1)方法:采取控制变量法,在电容器带电荷量Q不变的情况下,只改变电容器的极板正对面积S、板间距离d、板间电介质的相对介电常数ε中的一个量。
小电容好坏的检测方法
小电容好坏的检测方法
小电容是指电容器的容量在微法级以下的电容器。由于其容量较小,因此小电容的好坏检测相对比较困难。下面介绍几种常用的小电容好坏检测方法。
一、电桥法
电桥法是常用的电容器检测方法之一、它利用电桥的平衡原理,通过调节电桥的电阻、电容等参数,使得电桥达到平衡状态,从而测量电桥所表示的电容值。电桥法实施简便,测量结果比较准确,但对电桥的灵敏度较高,需要仔细调节电桥的电阻、电容等参数。
二、LC震荡法
LC震荡法是一种利用电容器在振荡电路中产生谐振的原理进行测量的方法。在电容器好时,电容器与电感器共同构成LC振荡电路,产生稳定的振荡信号;而电容器坏时,振荡信号会不稳定或者无法产生。因此,通过观察振荡电路的输出信号,可以判断电容器的好坏。
三、频响特性法
频响特性法是一种利用电容器在交流电路中频率特性的变化进行测量的方法。通过将小电容器组成一组带通滤波器,然后测量滤波器的输出信号在不同频率下的幅度和相位变化。当电容器好时,输出信号的幅度和相位变化符合理论模型,而电容器坏时,输出信号会有异常的变化。通过对比实际测量结果和理论模型,可以判断电容器的好坏。
四、静电法
静电法是一种直接测量电容器绝缘性能的方法。通过将待测的电容器
与一个已知好的同型号电容器进行对比,观察两者间的静电现象。当电容
器好时,两者之间不会有明显的静电现象;而电容器坏时,两者之间会产
生明显的静电。通过这种方法可以初步判断电容器的好坏。
五、精密LCR表测量法
精密LCR表测量法是一种比较精确的电容器检测方法。利用精密LCR
表测量电容器的电容值、损耗因子以及等效串联电阻等参数。电容器好时,测量结果与标称值比较接近;而电容器坏时,测量结果与标称值有较大差异。通过这种方法可以准确判断电容器的好坏。
电容静电现象
第3课时 电容器 静电现象的应用
1.电容器 ⑴任何两个彼此绝缘而又相距很近的导体都可以构成电容器.
⑵把电容器的两个极板分别与电池的两极相连,两个极板就会带上等量异种电荷.这一过程叫 电容器的充电.其中任意一块板所带的电荷量的绝对值叫做电容器的带电量;用导线把电容器的两板接通,两板上的电荷将发生中和,电容器不再带电,这一过程叫做放电.
2.电容 ⑴电容器所带的电量Q 跟两极板间的电势差U 的比值,叫做电容器的电容,用符号C 表示.
⑵定义式:C =Q
U
,若极板上的电量增加ΔQ 时板间电压增加ΔU ,则C =Q U V V .
⑶单位:法拉,符号:F ,与其它单位的换算关系为:1F =106F m =1012pF
⑷意义:电容是描述电容器储存电荷本领大小的物理量,在数值上等于把电容器两极板间的
电势差增加1V 所增加的电量.
3.平行板电容器
⑴一般说来,构成电容器的两个导体的正对面积S 越大 ,距离d 越小,这个电容器的电容
就越大;两个导体间电介质的性质也会影响电容器的电容.
⑵表达式:板间为真空时:C =4s
kd
p ,
插入介质后电容变大r e 倍:C =4r s kd
e p ,k 为静电力常数,r e 称为相对(真空)介电常数.
说明:Q
C U
=
是电容的定义式,它在任何情况下都成立,式中C 与Q 、U 无关,而由电容器自身结构决定.而4r s
C kd
e p =是电容的决定式,它只适用于平行板电容器,它反映了电容与其
自身结构S 、d、r e 的关系.
4.静电平衡状态下的导体
⑴处于静电平衡下的导体,内部合场强处处为零.
静电现象及微观解释
电导与电阻
总结词
电导是描述导体导电能力的物理量,而电阻则是表示阻碍电流流动的因素。
详细描述
电导是描述导体导电能力的物理量,用符号G表示。它的大小与导体中的自由电子数、载流子迁移率 以及导体截面积有关。在直流电路中,电阻用于表示阻碍电流流动的因素,用符号R表示。电阻的大 小与导体长度、截面积、材料性质和温度等因素有关。
利用静电场将农药和水雾颗粒吸附在植物叶片上, 提高农药的附着力和利用率,减少农药的浪费和 对环境的污染。
应用领域
静电在农业上的应用主要涉及植物生长调节和病 虫害防治等方面,有助于提高农作物的产量和质 量。
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爆炸危险
在石油、化工等行业中,由于物料在 管道和设备中高速流动产生的静电, 可能引发爆炸和火灾事故。
静电防护措施
接地与跨接
环境湿度控制
通过将设备接地或跨接,使带电体与大地 保持等电位,从而消除静电。
通过增加工作环境的湿度,如使用加湿器 或在地面洒水,来增加空气中的水分含量 ,从而减少静电的产生。
抗静电材料
电容与电容器
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总结词
电容是指电容器存储电荷的能力,而电容器 则是一种能够存储电荷的电子元件。
详细描述
电容是指电容器存储电荷的能力,用符号C 表示。它的大小取决于电容器电极的相对面 积、间距以及介质的介电常数。电容器是一 种能够存储电荷的电子元件,由两个相对的 平行电极和中间的绝缘介质组成。在交流电 路中,电容具有滤波、耦合、移相等多种作 用。
pcba板上的电容被静电击穿的原因
pcba板上的电容被静电击穿的原因PCBA板上的电容被静电击穿的原因可能有多种,以下是一些可能
的原因:
1.静电积累:在干燥的环境中,人体和物体表面都会积累静电。
当人体或其他物体靠近带有电荷的电容时,静电会通过电容的绝缘体
击穿,导致电容受损甚至损坏。
2. ESD事件:静电放电(ESD)是一种突发的电荷放电现象。当人体或其他物体与电容板接触时,可能会产生ESD事件。如果电容板未
正确保护,这种瞬态放电可能足以击穿电容器的绝缘介质。
3.错误的设计或制造:如果电容的绝缘层不足,电容可能容易受
到静电击穿。这可能是由于设计上的缺陷或制造过程中的错误导致的。
4.电场过强:当电场强度超过电容绝缘材料的耐受范围时,电容
器会发生击穿。这可能是由于设计错误导致电场过强,或者由于电容
板上其他元器件的工作状况导致的。
5.工作环境:在一些特殊环境中,如高温、高湿度或强磁场环境下,电容的绝缘性能可能受到损害,导致静电击穿。
为了防止电容被静电击穿,可以采取以下措施:
1.防静电装备:工作人员应使用防静电服装和静电消除装置,以
减少静电的积累和放电。
2.防静电设备:在设计PCBA板时,可以加入防静电装置,如瞬态
电压抑制器(TVS)、防静电贴片等,用于吸收和分散静电能量,保护
电容器。
3.合理设计PCBA板:在设计PCBA板时,应避免电容器与静电敏
感区域的直接接触,可以使用绝缘层、隔离区域等来隔离电容器与潜
在的静电源。
4.材料选择:选择具有良好绝缘性能的材料制造电容器和PCBA板,在PCBA板上加入抗静电涂层。
5.坏境控制:控制工作环境的相对湿度和温度,在需要的情况下
静电产生的方式
静电是一种常见的自然现象,它是由于电荷的不平衡而产生的。静电产生的方式多种多样,下面将详细介绍几种常见的静电产生方式。
一、摩擦产生静电
摩擦是最常见的静电产生方式之一。当两种不同材料相互摩擦时,电子会从一个物体转移到另一个物体上,导致两个物体上的电荷不平衡,从而产生静电。例如,当我们用塑料梳子梳头发时,头发和梳子之间的摩擦会导致静电的产生。摩擦产生的静电也可以通过实验进行验证,比如我们可以用丝绸布擦拭一个玻璃棒,然后将玻璃棒靠近小纸片,就可以看到小纸片被吸引到玻璃棒上。
二、电离产生静电
电离是指将物质中的原子或分子转化为带电离子的过程。当物质受到高温、高压、强电场等因素的影响时,原子或分子会失去或获得电子,从而形成带电离子。例如,雷电就是由于大气中的气体分子被强电场电离而产生的静电现象。此外,电离还可以通过一些特殊的设备来实现,比如电离风机、电离空气净化器等。
三、电感产生静电
电感是指导体中由于电流的变化而产生的电磁感应现象。当电流通过导线时,会在导线周围产生磁场,而当电流发生变化时,会在导线两端产生感应电动势。如果导线两端没有形成闭合回路,就会产生静电。例如,我们在使用充电器给手机充电时,充电器输出的电流会通过充电线进入手机,而充电线的另一端没有闭合回路,就会产生静电。
四、电容产生静电
电容是一种储存电荷的装置,它由两个导体板和之间的绝缘介质组成。当电容器两个导体板上的电荷不平衡时,就会产生静电。例如,我们使用电子设备时,设备内部的电容器会储存一定量的静电,当我们触摸设备时,就会感到静电的放电。
静电场的描述原理
静电场的描述原理
一、静电场描述原理
物理上常说的静电是指物体带电,在日常生活中,我们也经常见到许多事例:摩擦起电、接触起电等。下面介绍几种有关静电现象的基本概念和规律。 1、电荷:物质都是由大量的分子组成的,它们之间存在着引力和斥力;同时还存在着化学键力。当物体受外界作用而使得这些力达到平衡状态时就不再吸引或排斥其他物体了,此时该物体称为“电中性”。实际情况并非如此简单,因为对于极小的粒子来讲,即便是两个相距很近的点电荷,它们所产生的电场强度仍然可以忽略不计。只要将它们视为整体考虑,那么必须假设每个电荷具有确定的方向和符号,否则无法进行讨论。这样一来,各个电荷周围的电场强度就应满足如下公式: E=-q/r
2、平衡条件:在电场中某处取一任意点P,若该点的电场强度为E,且有: E=E0+E,则称P点位于电场内部,反之称为电场外部。
3、电势能:电荷在电场中移动时会发生电势能的改变,即电势能增加或减少。
4、电容器:凡是电容器都可看做是电容器的特殊形式,它们的共同点是:在电场中某点P, Q两点的电势差为零,电压为零,但Q点却是一个带正电荷的点电荷,即该点的电场强度为E。
5、电场线:沿电场强度的方向画出的曲线叫做电场线。
6、电通量:在电场中,电场强度的变化率等于单位时间内穿过导体横截面的电量,记为: Q=kJ/s。
7、电流密度:单位时间内通过导体横截面的电量,等于单位面积上的电荷量乘以电场强度的变化率,即: I=Q/r
8、电
势差:电场中两点的电势之差,等于电势能之差。 9、电阻:导体对电流的阻碍作用叫做电阻。 10、自感系数:自感现象就是一根导体
高二物理静电现象电容器
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如图,质量为m=1.0×10-2kg的带电小球, 以1m/s的速度射向匀强电场中.已知 v0的方向与水平成θ=45°角,电场中 相邻的两等势面间距为1cm.
求(1)使小球在电场中作直线运动时所带 电量q;
(2)沿直线运动所
经过的最大距离.
源自文库
如图所示,把一个不带电的枕形金属导体 靠近带正电的小球,由于静电感应,在a、 b端分别出现负、正电荷,则以下说法正 确的是( )
ACD
A.闭合K1,有电子从地流向枕形导体
B.闭合K1,有电子从枕形导体流向地
C.闭合K1,导体电势等于零
D.闭合K2,再断开K2,并移走带正电小球, 导体电势小于零
.如图4所示,为验电器,带正电,现 在用一带正电的金属棒去靠近(不 接触)验电器,则发生的现象是
A.验电器的箔片张开的角度变大 B.验电器的箔片张开的角度变小 C.验电器的箔片张开的角度不变 D.验电器的箔片 张开的角度可能
高二物理必修三之静电现象与电容器 知识讲解
静电现象与电容器
【学习目标】
1、知道静电平衡状态,理解静电平衡状态下导体的特征;
2、了解静电屏蔽的意义和实际运用;
3、了解电容器的构造,理解电容器的电容的意义和定义,知道电容器的一些运用;
4、理解平行板电容器的电容的决定式的意义,掌握电容器的两种不同变化.
【要点梳理】
知识点一:静电平衡状态及其特点
1、静电平衡状态:
要点诠释:
(1)静电平衡状态的定义:处于静电场中的导体,当导体内部的自由电荷不再发生定向移动时,我们说导体达到了静电平衡状态.
(2)静电平衡状态出现的原因是:导体在外电场的作用下,两端出现感应电荷,感应电荷产生的电场和外电场共同的作用效果,使得导体内部的自由电荷不再定向移动.(导体内部自由电荷杂乱无章的热运动仍然存在着)
电场中的导体及电容器的应用】
2、导体达到静电平衡的条件:
要点诠释:
(1)导体内部的场强处处为零.
导体内部的场强E是外电场E0和感应电荷产生的场E/的叠加,即E是E0 和E/ 的矢量和.当导体处于静电平衡状态时,必定有感应电荷的场与外电场大小相等、方向相反,即:E0 =-E/ .
(2)处于静电平衡状态的导体,其表面上任何一点的电场强度方向与导体表面垂直,表面场强不一定为零.
如果导体表面的场强不与导体表面垂直,必定存在着一个切向分量,这个切向分量就会使得导体表面的自由电荷沿着表面切线方向运动,那么,导体所处的状态就不是平衡状态,与给定的平衡状态相矛盾,所以导体表面的场强方向一定与导体表面垂直.
(3)导体是一个等势体,导体表面构成一个等势面.
无论是在导体内部还是在导体的表面上或者是由导体的内部到表面上移动电荷,电场力都不做功,这就说明了导体上任何两处电势差为零,即整个导体处处等势.
两个极板通电形成电容表面带电情况
在物理学中,两个极板通电形成电容是一个重要的概念。这个概念涉及到电场的形成和电荷的分布,对于理解电磁学和电工学都具有重要意义。
让我们从两个极板通电的基本原理开始。当两个极板通电时,它们之间会形成一个电场。这个电场的强度取决于极板间的距离和电压。假设我们使用一块导体将这两个极板连接,那么电场就会使导体表面上的电荷分布发生变化。根据电场的作用原理,导体表面上的电荷会向电场的方向移动,最终在导体表面上形成一种电荷分布情况。
接下来,让我们分析这种电容表面带电情况的特点。第一,导体表面上的电荷会呈现出一定的分布规律。通常来说,电场越强,导体表面上的电荷分布也会越密集。而电场越弱,导体表面上的电荷分布则会越稀疏。这种规律对于理解电场和电荷的分布有着重要的指导作用。
另外,这种电容表面带电情况还涉及到电场能量的转换。在形成电容的过程中,电场对导体表面上的电荷做了一定的功。这种能量转换是电容器存储电能的基础,也是电场与电荷相互作用的体现。理解电容表面带电情况对于研究电场能量的转换具有非常重要的意义。
两个极板通电形成电容表面带电情况的探讨有助于我们更深入地理解电场和电荷之间的相互作用。这个主题也为我们提供了思考电场能量转换和电荷分布规律的契机。通过深入研究和探讨这个主题,我们可
以更好地理解电磁学和电工学的相关知识,为未来的学习和研究打下
扎实的基础。
个人观点:在我看来,电容表面带电情况的研究不仅有助于理解物理
学的基本原理,同时也为现代科技的发展提供了重要的支撑。随着电
子技术的不断发展,对电场和电荷的认识已经深入到微观甚至纳米级别。我们可以预见,对于电容表面带电情况的研究将会越来越深入,
静电现象、电容器
2、对于水平放置的平行板电容器,下列说法正确 的是 ( )
A.将两极板的间距加大,电容将增大 B.将两极板平行错开,使正对面积减小,电容将
减小
C.在下极板的内表面上放置一面积和极板相等、
厚度小于极板间距的陶瓷板,电容将增大
D.在下极板的内表面上放置一面积和极板相等、
厚度小于极板间距的铝板,电容将增大
2、长为l的导体棒原来不带电,现将 一带电荷量为+q的点电荷放在距棒 左端R处,如图所示.当棒达到静电 平衡后,棒上的感应电荷在棒内中点 处产生的电场 强度大小等于 ________,方向 ________.
+q
R
O
L
3、如图所示,A、B为两个带等量异号电荷的 金属球,将两根不带电的金属棒C、D放在两 球之间,则下列叙述正确的是( ) A.C棒的电势一定高于D棒的电势 B.若用导线将C棒的x端与D端的y端连接起来 的瞬间,将有从y流向x的电子流 C.若将B球接地,B所带的负电荷全部流入大 地 D.若将B球接地,B所带的负电荷还将保留一 部分
尖端放电:
中性的分子电离后变成带负电的自由电子和带正电的离子, 这些带电的粒子与导体尖端的异种电荷,相互吸引而奔向 尖端,与尖端上的电荷中和,这个现象叫尖端放电。
应用:避雷针
问题1:什么是电容器(电容器的构造)?
一、电容器
1、定义:
电容器的极板
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第3课时 电容器 静电现象的应用
1.电容器 ⑴任何两个彼此绝缘而又相距很近的导体都可以构成电容器.
⑵把电容器的两个极板分别与电池的两极相连,两个极板就会带上等量异种电荷.这一过程叫 电容器的充电.其中任意一块板所带的电荷量的绝对值叫做电容器的带电量;用导线把电容器的两板接通,两板上的电荷将发生中和,电容器不再带电,这一过程叫做放电.
2.电容 ⑴电容器所带的电量Q 跟两极板间的电势差U 的比值,叫做电容器的电容,用符号C 表示.
⑵定义式:C =Q
U
,若极板上的电量增加ΔQ 时板间电压增加ΔU ,则C =Q U V V .
⑶单位:法拉,符号:F ,与其它单位的换算关系为:1F =106F m =1012pF
⑷意义:电容是描述电容器储存电荷本领大小的物理量,在数值上等于把电容器两极板间的
电势差增加1V 所增加的电量.
3.平行板电容器
⑴一般说来,构成电容器的两个导体的正对面积S 越大 ,距离d 越小,这个电容器的电容
就越大;两个导体间电介质的性质也会影响电容器的电容.
⑵表达式:板间为真空时:C =4s
kd
p ,
插入介质后电容变大r e 倍:C =4r s kd
e p ,k 为静电力常数,r e 称为相对(真空)介电常数.
说明:Q
C U
=
是电容的定义式,它在任何情况下都成立,式中C 与Q 、U 无关,而由电容器自身结构决定.而4r s
C kd
e p =是电容的决定式,它只适用于平行板电容器,它反映了电容与其
自身结构S 、d、r e 的关系.
4.静电平衡状态下的导体
⑴处于静电平衡下的导体,内部合场强处处为零.
⑵处于静电平衡下的导体,表面附近任何一点的场强方向与该点的表面垂直. ⑶处于静电平衡下的导体是个等势体,它的表面是个等势面. ⑷静电平衡时导体内部没有电荷,电荷只分布于导体的外表面. 导体表面,越尖的位置,电荷密度越大,凹陷部分几乎没有电荷.
5.尖端放电
导体尖端的电荷密度很大,附近电场很强,能使周围气体分子电离,与尖端电荷电性相反的离子在电场作用下奔向尖端,与尖端电荷中和,这相当于使导体尖端失去电荷,这一现象叫尖端放电.如高压线周围的“光晕”就是一种尖端放电现象,避雷针做成蒲公花形状,高压设备应尽量光滑分别是生活中利用、防止尖端放电.
6.静电屏蔽
处于电场中的空腔导体或金属网罩,其空腔部分的合场强处处为零,即能把外电场遮住,使内部不受外电场的影响,这就是静电屏蔽.如电学仪器的外壳常采用金属、三条高压线的上方还有两导线与地相连等都是静电屏蔽在生活中的应用.
重点难点例析
一、处理平行板电容器相关量的变化分析
进行讨论的依据主要有三个:
⑴平行板电容器的电容4r s C kd
e p =
∝
r s d
e ,
⑵平行板电容器内部是匀强电场E =
U
d ; ⑶电容器所带电量Q =CU 或Q C U =V g V
【例1】如图6-3-1的电路中,电容器的两极板始终和电源相连,若将两极
板间的距离增大,电路中将出现的情况是( ) A.有电流流动,方向从a 顺时针流向b B.有电流流动,方向从b 逆时针流向a C.无电流流动
D.无法判断 ● 拓展 平行板电容器保持与直流电源两极连接,充电完毕后,两极板间的电压是U ,充电荷量为Q ,两极板间场强为E ,电容为C ,如果电容器充电完毕后与电源断开.将两板间距离减小,引起变化情况是 ( ) A .Q 变大 B .C 变大
C .E 不变
D .U 变小
二、带电粒子在平行板电容器内部运动和平衡的分析
【例2】平行板电容器两板间有匀强电场,其中有一个带电液滴处于静止,如图6-3-2.当发生下列哪些变化时,液滴将向上运动?( ) A.将电容器的下极板稍稍下移; B.将电容器的上极板稍稍下移;
C.将S 断开,并把电容器的下极板稍稍向左水平移动;
D.将S 断开,并把电容器的上极板稍稍下移。
● 拓展 如图6-3-3示,电路可将声音信号转化为电信号,该电路中右侧固定不动的金属板b 与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜a 构成一个电容器,a 、b 通过导线与恒定电源两极相接.若声源S 做简谐运动,则( ) A .a 振动过程中,a 、b .板间的电场强度不变 B .a 振动过程中,a 、b 板所带电量不变 C .a 振动过程中,灵敏电流计中始终有方向不变的电流 D .a 向右运动时,a 、b 两板所构成的电容器的电容变大,电源给电容充电.
三、静电平衡下的导体
【例3】如图6-2-4,接地的金属球A 的半径为R ,一点电荷的电量Q ,到球心距离为r ,该点电荷的电场在球心O 处的场强等于:( )
● 拓展
如图6-2-5,将一不带电的空腔导体A 的顶部与一外壳接地的静电计相连,又将另一个带正电的导体B 向A 移动,最后B 与A 接触,此过程中( )
A .
B 与A 靠近时验电器指针不张开,接触时张角变大 B .B 与A 靠近时,验电器指针张开,且张角不断变大
C .B 与A 靠近过程中空腔A 内场强不断变大
D .B 与A 靠近过程中感应电荷在空腔A 内的场强不断变大
图6-3-
1
图6-3-
2 图6-3-
4
图6-3-
3
图11-8
图6-3
-5 图6-3-6