电容器带电粒子在电场中的运动

《电容器带电粒子在电场中的运动》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第21讲电容器带电粒子在电场中的运动教学目标1.知道电容器的电压、电荷量和电容的关系；知道平行板电容器的电容与那些因素有关.2.掌握带电粒子在电场中的加速、偏转规律，了解示波器的原理,会用运动的分解来求解有关偏转问题.重点：电容器的动态变化以及电容的定义式和决定式，掌握带电粒子在电场中的加速、偏转问题难点：电容器、电容问题的讨论以及用力学和功能关系分析带电粒子在电场中的运动情况.知识梳理一、电容器、电容1.电容器的组成：两个彼此绝缘又互相靠近的导体可构成一个电容器。电容器是储存电荷（电能）的元件。2.电容器的充放电（1）把电容器的一个极板接电池

2、正极，另一个极板接电池负极，两个极就分别带上了等量的异种电荷，这个过程叫做充电。电容器充电时会在电路中形成随时间变化的充电电流，充电时，电流从电源正极流向电容器的正极板，从电容器的负极板流向电源的负极。（2）用一根导线把充电后的两极接通，两极上的电荷互相中和，电容器就不带电，这个过程叫做放电。电容器放电时，电流从电容器正极板流出，通过电路流向电容器的负极。（3）电容器所带的电荷量是指电容器的一个极板上所带电荷量的绝对值。3.电容C（1）定义：电容器所带的电荷量Q(任一个极板所带电量的绝对值)与两个极板间的电势差U的比值叫做电容器的电容。（2）定

3、义式：C＝ΔQ/ΔU（3）电容单位：法拉(F)，微法(μF)，皮法(PF)1F=106μF=1012PF（4）物理意义：电容表示电容器的带电本领的高低（5）说明：①C与Q、U无关；与电容器是否带电及带电多少无关C由电容器本身物理条件（导体大小、形状、相对位置及电介质）决定；4.平行板电容器的电容C=(即平行板电容器的电容与两板正对面积（不可简单的理解为板的面积）成正比，与两板间距离成反比，与介质的介电常数成正比)5.平行板电容器动态分析平行板电容容器分析这类问题的关键在于弄清叫些量是变量，哪些量是不变量，哪些量是自变量，哪些量是因变量。一般分为

4、两种情况：(1)电压不变：电容器两极板接入电路中，它两端的电压等于这部分电路两端电压，当电容变化时，电压不变；(2)电量不变：电容器充电后断开电源，一般情况下电容变化，电容器所带电量不变进行讨论的物理依据主要是四个①②③④由和求出U，再代入，可得平行板电容器两极板间的电场强度为。即电容器内部的场强正比于电荷密度这表明孤立的带电电容器在极板彼此远离或靠近过程，内部场强不会变化二、带电粒子在电场中的运动1.带电粒子的重力是否可忽略的条件：（1）基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等，若无说明或明确的暗示，一般不计重力；带电微粒子在电场中的运动一般不考

5、虑粒子的重力．带电粒子在电场中运动分两种情况：第二种情况是带电粒子沿电场线进入电场，作直线运动．（2）带电颗粒：如尘埃、液滴、油滴、小球等，若无说明或明确的暗示，一般要考虑重力；在电场中受到除电场力以外的重力、弹力、摩擦力，由牛顿第二定律来确定其运动状态，所以这部分问题将涉及到力学中的动力学和运动学知识。（3）平衡问题一般要考虑重力。2.平衡（静止或匀速）：仅在电场力和重力作用下满足3.带电粒子的直线加速（1）运动状态分析：带电粒子沿与电场线方向平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，做匀加(减)速直线运动。（2）用功能观点

6、分析：粒子只受电场力作用，电场力做功即为合外力做功，故粒子动能变化量等于电势能的变化量：(式中U为加速电场的电势差)假设从静止开始加速，所以离开电场时速度为此式适用于一切静电场(即包括匀强场和非匀强场)。对匀强场，由于电场力为恒力，故还可以有如下的公式:(式中s为沿电场线方向的距离)。4.带电粒子的偏转（只考虑速度垂直于场强的情况）（1）运动状态分析：带电粒子以速度垂直于电场线方向射入匀强电场，受到恒定的与初速度方向成90度的电场力作用，做匀变速曲线运动（类平抛运动，轨迹为抛物线）（2）偏转运动的处理方法：粒子的运动是沿初速方向的匀速直线运动和

7、沿电场力方向的匀加速直线运动的合运动，故可用类似平抛运动的分析方法。（3）带电粒子偏转问题的讨论质量为、带电量为的带电粒子以初速度沿垂直于电场方向，进入长为、间距为、电压为的两平行金属板间，在穿越电场时发生偏转，不计粒子重力，则可推得：粒子穿越电场的时间：垂直场强方向匀速直线运动：，可得粒子穿越电场的加速度：粒子离开电场时的速度：平行场强方向匀加速运动则所以粒子离开电场时的偏移量：粒子的偏转角为：（4）对粒子偏移及偏角的的讨论若不同的带电粒子是从静止经过同一加速电压进入偏转电场的，则偏移和而由上式可知，粒子的偏角与粒子，无关，仅决定于加速电场和

8、偏转电场，即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场后，它们在电场中的偏移、偏转角总是相同的。即运动轨迹是相同的。（5）粒子从偏转电场中