专题二有关电容器

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1、专题二有关电容器、静电屏蔽问题的讨论●高考趋势展望电容器是各种电子设备中用途较为广泛的元件，静电屏蔽作用在各种电子设备及一些科学实验中都被广泛采用.在当今突出理论联系实际能力考查的背景下，本专题知识很容易作为考查理论联系实际能力的载体，出现在今后的高考题中.单独考查本专题知识的考题不会太多，难度亦不会太大，但将电容器知识和带电粒子在电场中运动等内容结合起来，也能命出颇具难度的综合题.对本专题的复习，应在理解电容概念的基础上，紧扣电容器问题讨论的两种典型情况，熟练运用电容定义式C=、E=U/d及极板电荷面宽度同场强关系，对问题进行分析和讨

2、论.●知识要点整合1.电容器任意两个彼此绝缘、互相靠近的导体即构成一个电容器.平行板电容器是最简单、最基本的电容器，其他形状的电容器可以看作平行板电容器的变形.在实际的电子电路中，连接各元件的导线都能构成一个个形状不规则的电容器，尽管其电容量不大，但在高频情况下，其对电路工作状态的影响，也是不容忽视的.使电容器极板带电的过程叫充电.电容器充电时两极板总带有等量异种电荷.电容器的带电量指的是电容器一个极板所带电荷量的绝对值.使电容器失去电荷的过程叫放电.电容器充电、放电过程中，电路中都有短暂的变化电流.交变电流能“通过”电容器，其实质就

3、是电容器在交变电压作用下，反复充、放电的结果.2.电容器的电容电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量，其定义为：电容器的带电荷量跟它的两极间电压的比值.电容器的电容大小仅由电容器本身性质决定，而与其所带电荷量多少无关，这一点在平行板电容器电容大小的决定式C=中，得到了充分体现.在电容器问题的讨论中，有两种典型情况应予以特别关注：一是若电容器两极始终和一恒定的直流电源两板相连接时，电容器两极间电压恒等于电源电动势；一是电容器充电后即和外界脱离接触（绝缘）时，其电荷量保持不变.另外，平行板电容器间场强大小决定于极板电荷的面密度，也是一个有用的

4、结论.在电荷量不变的情况下，将极板错开、改变间距时，讨论极板间场强、电压的变化问题，要比利用电容定义式和决定式讨论方便得多.3.静电屏蔽将导体放入电场中，导体中自由电荷在电场力作用下要重新分布——即发生静电感应现象.静电感应的最终结果是使导体内部场强为零——即达到静电平衡.金属外壳或金属网罩能把外部电场“遮住”，使其内部不受外部电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽.其实质就是金属外壳或金属网罩在外部电场感应情况下达到静电平衡使其内场强时时、处处为零的结果.●精典题例解读［例1］（2001年春季高考）一平行板电容器，两板之间的距离d和两板面积S

5、都可以调节，电容器两板与电池相连接，以Q表示电容器的电荷量，E表示两极板间的电场强度，则A.当d增大，S不变时Q减小，E减小B.当S增大，d不变时，Q增大，E增大C.当d减小，S增大时，Q增大，E增大D.当S减小，d减小时，Q不变，E不变【解析】由于电容器两极板始终与电池相连接，这就限定了电容器两极板间电压U保持不变.结合E=，很容易得出d增大时E减小，d减小时E增大的结论.再结合平行板电容器的电容C=和Q=CU，可讨论得出：S不变时，d增大，C减小，Q减小；d不变时，S增大，C增大，Q增大；…综上讨论，可知答案A、C正确.小

6、结：明确认识电容器和电源保持连接情况下，电容器两板间电压恒定不变是解决该题的关键.［例2］一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两极板间有一正电荷（电荷量很小）固定在P点，如图3-2-1所示，以E表示两板间的场强，U表示电容器极板间电压，W表示正电荷在P点的电势能.若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示位置，则图3-2-1A.U变小，E不变B.E变大，W变大C.U变小，W不变D.U变大，W不变【解析】由于电容器充电后与电源断开，这就保证了电容器所带电量Q不变，由于两极板正对面积不变，所以极板上电荷面密度不变，极板间电场线疏

7、密程度不变，极板间场强E不变.又因两极板间距d减小，所以极板间电压U=Ed减小.另外，又因P点和下极板间距离不变，所以P点和下极板间电势差不变，P点的电势不变，正电荷在P点的电势能W不变.综上讨论可知，答案A、C正确.小结：明确电容器所带电量不变是解决本题的关键，利用电荷面密度讨论场强，抓住P点和不动的下板间电势差不变，则是讨论本题的技巧.本题也可利用平行板电容器的电容公式讨论板间场强和电压的变化，但要繁琐一些，同学们不妨一试.另外，同学还可以讨论下板移动时点电荷在P点的电势能的变化情况，从中体会并总结讨论此类问题的技巧.［例3］如图3

8、-2-2所示，C1=50μF，C2=10μF，开始时K断开，C1带有4.8×10-10C的电荷量，C2不带电.然后闭合K，试求电路稳定后C1、C2各带多少电量？图3-2-2【解析】由于充电后的