§4、电容器 静电屏蔽(学案)

§4 电容器静电屏蔽

【考点提示】

重点：1.电容的概念；2.平行板电容器的电容。

难点：对电容概念的正确理解。

综合点：电场和力学问题相联系

【知识要点】

一、电容器

1、任何两个彼此又相隔很近的导体，组成一个电容器。

2、电容器是的容器。

二、电容

1、反映电容器的物理量。

2、定义式：C= ；其中Q是电容器的，U是电容器的。

3、电容的单位：

4、电容是电容器自身条件决定的物理量，与外界条件（是否带电、带电多少、电压多大等）无关。

三、平行板电容器

1、静电计是用来测量的仪器。

2、平行板电容器：两个正对的彼此绝缘的平行金属板构成平行板电容器。

3、平行板电容器电容的计算式：。

4、对平行板电容器有关物理量的讨论：

①保持两板与电源相连，则电容器两板间的电压U。若增大平行板间距，则电容C，带电量Q，场强E；若减小平行板间距，又如何？

②先给电容器充电后再断开电源，则电容器所带电量。若增大平行板间距，则电容C，电压U，场强E；若减小平行板间距，又如何？

③讨论：若将正对面积减小，上述问题如何？若插入电介质，上述问题又如何？

四、电容器的分类和作用

1、电容器的分类：

2、电容器的作用：①；②；

③。

五、静电屏蔽

※1、静电平衡：电场中的导体由于静电感应出现的附加电场，使导体内的时，导体内自由电荷的定向移动停止，此时的导体处于静电平衡状态。

※2、处于静电平衡状态的导体有如下的特点：内部场强处处为零；导体是一个等势体，表面是等势面；导体表面处场强与表面垂直（电场线与表面垂直）；孤立导体静电平衡时净电荷只分布在外表面。

3、静电屏蔽：导体壳（或金属网罩）能将外电场遮住，使导体壳内部不受外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。

一、平行板电容器各量变化的动态分析

【例1】(05广东)竖直放置的一对平行金属板的左极板上用绝缘线悬挂了一个带正电的小球，将平行金属板按图所示的电路图连接，绝缘线与左极板的夹角为θ。当滑动变阻器R的滑片在a位置时，电流表的读数为I1，夹角为θ1；当滑片在b位置时，电流表的读数为I2，夹角为θ2，则（ D ）Ａ．θ1<θ2，I1θ2，I1>I2

Ｃ．θ1=θ2，I1=I2 Ｄ．θ1<θ2，I1=I2

【例2】图中元件D(晶体二极管)只允许电流从“＋”流向“－”，不计正向电阻，P是静止在平行板电容器内部的一个带电微粒，当将平行板电容器极板间的距离拉大一些时，带电微粒P将（）

A、仍保持静止

B、向上移动

C、向下移动

D、左右移动

【巩固练习】如图，P是静止在水平放置的平行板电容器内部的一个带

电微粒，现用外力将P点和电容器与电源线的两个接点固定，使两板转

过α角，再撤去外力，则P将（）

A、保持静止

B、水平向右作直线运动

C、向右下方运动

D、无法判断

二、电容器和运动学知识的综合应用

【例3】如图，A、B为平行金属板，水平放置，上有小孔M、N。一带

电质点，自P点由静止开始自由下落，到达N板时速度恰为零，然后沿

原路返回。若保持两极板间电压不变，则

A、把A板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回

B、把A板向下平移一小段距离，质点将穿过N孔继续下落

C、把B板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回

D、把B板向下平移一小段距离，质点将穿过N孔继续下落

【巩固练习】如图，水平放置的两平行金属板A、B相距d，电容为C，开始两板均不带电，A板接地且中央有孔。现将带电荷量q，质量m的带电液滴一滴一滴从小孔正上方h高处无初速地滴下，落向B板后电荷全部传给B板。（1）第几滴液滴在A、B间作匀速直线运动？（2）能够到达B 板的液滴不会超过多少滴？

【例6】如图，充电后的平行板电容器水平放置，两板间距离为5cm，

在距下板2cm处有一质量2mg的不带电小球P由静止开始下落，小

球与下板碰撞时获得2×10-8C的负电荷，并能反跳到离下板4cm高处，

设小球与下板的碰撞无机械能损失，

已知上板的带电荷量为

+1×

10-6C，试求板间场强E的大小及电容器的电容C。

★【例7】如图所示，由A、B两平行金属板构成的电容器放置在真空中，电容为C，原来不带电.电容器的A板接地，并且中心有一个小孔，通过这个小孔向电容器中射入电子，射入的方向垂直于极板，射入的速度为v0.如果电子的发射是一个一个单独进行的，即第一个电子到达B板后再发射第二个电子，并且所有到达B板的电子都留在B板上.随着电子的射入，两极板间的电势差逐渐增加，直至达到一个稳定值，已知电子的质量为m、电量为e，电子所受的重力可忽略不计，A、B两板的距离为l。

(1)当B板上聚积了n个射来的电子时，两板间电场的场强E多大?

(2)最多能有多少个电子到达B板?

(3)到达B板的第1个电子在两板间运动的时间和最后一个电子

在两板间运动的时间相差多少?

★【例8】在观察油滴在水平放置真空充电的平行板电容器中运动的实验中，原有一油滴静止在电容器中．给电容器再充上一些电荷△Q1，油滴开始向上运动，经t秒钟后，电容器突然放电失去一部分电荷△Q2，又经t秒钟，油滴回到原处．假设油滴在运动过程中没有失去电荷，试求电容器失去电量△Q2和充上电量△Q l之比是多少?

★【巩固练习】（2006四川卷）如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d=40 cm。电源电动势E=24V,内电阻r=1 Ω，电阻R=15 Ω。闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0=4 m/s竖直向上射入板间。若小球带电量为q=1×10-2 C,质量为m=2×10-2 kg,不考虑空气阻力。那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板?此时，电源的输出功率是多大？(取g=10 m/s2)