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高三物理电容与电压的关系

2024-09-23 16:19:26综合其它608
  • 高三物理电容与电压的关系

高三物理电容与电压的关系主要有:Irw物理好资源网(原物理ok网)

1. 电容器充电:当电容器的两端与电源相连接时,电源便会给电容器充电,电容器两端的电压等于电源电压。Irw物理好资源网(原物理ok网)

2. 电容器放电:当电容器和电源断开后,电容器在逐渐给电路中的用电器提供电流,此时电容器的电压等于电路中的电压。Irw物理好资源网(原物理ok网)

3. 电容器储存能量:在给电路中的用电器提供电流之前,电容器储存的能量等于电荷对电阻的做功,公式为W=qU。Irw物理好资源网(原物理ok网)

4. 电容器电压与电源电压相等:由于电容器自身具有存储电荷的功能,所以在电路稳定时,电容器两端的电压与电源电压相等。Irw物理好资源网(原物理ok网)

以上信息仅供参考,建议咨询高中物理老师或阅读相关书籍。Irw物理好资源网(原物理ok网)


相关例题:

题目:Irw物理好资源网(原物理ok网)

一个平行板电容器,电容为C,两板相距为d,两板之间的电介质为E。现在给电容器充电后,断开电源。现在将一块厚度为d/2的金属板插入电介质中,求此时电容器的电压和电容。Irw物理好资源网(原物理ok网)

分析:Irw物理好资源网(原物理ok网)

首先,我们需要明确电容器的电容是由其本身的性质决定的,与是否充电无关。在给定的条件下,电容器的电容C只与电介质的性质、极板的面积、极板间的距离等因素有关。Irw物理好资源网(原物理ok网)

其次,当插入金属板时,电容器的极板间的距离减小,电容C会增加。同时,由于插入金属板后极板间的电场强度E增加,根据高斯定理可知,电容器两极板间的电势差也会增加。Irw物理好资源网(原物理ok网)

C = εS/4πkd (公式1)Irw物理好资源网(原物理ok网)

U = Ed (公式2)Irw物理好资源网(原物理ok网)

其中,ε为电介质的介电常数,S为极板的面积,k为静电力常量。Irw物理好资源网(原物理ok网)

现在插入金属板后,根据高斯定理可知:Irw物理好资源网(原物理ok网)

∮EdS = q (公式3)Irw物理好资源网(原物理ok网)

其中q为电荷量。Irw物理好资源网(原物理ok网)

已知初始条件:充电后断开电源,电荷量为q。Irw物理好资源网(原物理ok网)

求解:插入金属板后电容器的电压和电容。Irw物理好资源网(原物理ok网)

解:根据公式2和公式3可得:Irw物理好资源网(原物理ok网)

q = εS/4πkU (公式4)Irw物理好资源网(原物理ok网)

C = εS/4πkd + εS/4πkU (公式5)Irw物理好资源网(原物理ok网)

将公式1中的S代入公式5中可得:Irw物理好资源网(原物理ok网)

C = C0(1 + U/U0) (公式6)Irw物理好资源网(原物理ok网)

其中C0为未插入金属板时的电容。Irw物理好资源网(原物理ok网)

将已知条件代入公式6中可得:C = C0(1 + U/U0) = C(1 + U/C0) (U为插入金属板后的电压)。Irw物理好资源网(原物理ok网)

由于插入金属板后电荷量不变,即q = 0,所以有:εS/4πkd = εS/4πkU - q/U = 0 - q/U = q/U = εS/4πk(U - U0) (公式7)。Irw物理好资源网(原物理ok网)

将公式7代入公式6中可得:C = C0(1 + U/U0) = C(1 + U/C0) = C(1 + (U - U0)/U) (U为插入金属板后的电压)。Irw物理好资源网(原物理ok网)

所以,插入金属板后电容器的电压为:U = (C - C0)U0/(C + C0)。其中U0为未插入金属板时的电压。Irw物理好资源网(原物理ok网)

答案:插入金属板后电容器的电压为(C - C0)U0/(C + C0),电容增加到原来的(1 + U/C0)。Irw物理好资源网(原物理ok网)


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