關(guān)于平行板電容器的動態(tài)平衡問題,我們先來簡單回顧下知識點,之后會詳細講講其中一個難點:關(guān)于某點的電勢能與電勢的變化。
平行板電容器動態(tài)平衡的兩類模型:
①若電容器與電源相連,則整個動態(tài)平衡過程中電容器的電勢差U不變
②若電容器與電源斷開,則整個動態(tài)平衡過程中電容器的電荷量Q不變
所涉及到的幾個公式:
①
②
通常來說判斷某物理量的變化,首先先確定模型(U不變還是Q不變),再根據(jù)公式各物理量的正反比判斷即可。
但是若某板接地,當某個物理量發(fā)生變化,求平行板電場中某固定點電荷的電勢能與該點電勢變化,該怎么解決呢?
這里涉及到幾個知識點:
①W,Ep,φ三個物理量均為標量,且有正負號,但是W比較大小只看絕對值,Ep與φ比較大小需帶正負號
②Ep的物理意義:某點電荷在某點電勢能大小等于將該點電荷移動到參考面時電場力做功的大小
解決方法:
①電勢能變化
若將該點的點電荷移動到接地板(接地即電勢為0,即參考面)時平行板電容器,判斷
電場力做功的大小變化(通常用W=qEd或W=Uq來判斷)
及電場力做功正負(電荷與接地板電性相同W<0,相反W>0)
由于Ep定義平行板電容器,則此時W的數(shù)值變化即Ep的數(shù)值變化,又由于W大小變化只看絕對值,Ep大小變化帶正負,則:
(1)若W>0,則W增大Ep增大,W減小Ep減小
(2)若W<0,則W增大Ep減小,W減小Ep增大
②電勢變化
由于公式
又由于Ep與φ的大小變化需帶正負號,則:
(1)若q>0,則Ep增大φ增大,Ep減小φ減小
(2)若q<0,則Ep增大φ減小,Ep減小φ增大
理解并熟記上述規(guī)律,平行板電容器動態(tài)平衡也是小case啦!
例1.如圖所示,平行板電容器與電動勢為E的直流電源(內(nèi)阻不計)連接,電容器下極板接地.一帶電油滴位于電容器中的P點且恰好處于靜止狀態(tài),現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向下移動一小段距離,下列說法正確的是( )
A.帶電油滴將豎直向下運動
B.P點的電勢將降低
C.電容器的電容增大,極板所帶電荷量減小
D.在上極板下移過程中,若將一個帶負電的點電荷一直放在P點,該電荷的電勢能將減小
【解析】
判斷類型:與電源相連U不變
判斷變化:上板下移d變小
由
得U不變d變小,則C變大,Q變大,E變大
對油滴受力分析,向上的電場力Eq與向下重力mg,且上板為正則油滴帶負電
當E變大,向上電場力大于重力,則油滴向上運動
若將一個帶負電的點電荷一直放在P點,如果將其移動至接地板
由W=qEd,q不變E變大d(P點與接地板距離)不變,則W變大
又由于點電荷為負下板也為負,則W<0
W<0且W變大,則Ep減小
又由于q<0,Ep減小,則φ增大
答案【D】
好啦,該類問題今天就講到這里啦!
文章由啟和科技編輯
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