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莱顿瓶
1746年，荷兰莱顿大学的教授慕欣勃罗克（1692--1761）在做电学实验时，无意中把一个带了电的钉子掉进玻璃瓶里，他以为要不了多久，铁钉上所带的电就会很容易跑掉的，过了一会，他想把钉子取出来，可当他一只手拿起桌上的瓶子，另一只手刚碰到钉子时，突然感到有一种电击式的振动．这到底是铁钉上的电没有跑掉呢，还是自己的神经太过敏呢？于是，他又照着刚才的样子重复了好几次，而每次的实验结果都和第一次一样，于是他非常高兴地得到一个结论：把带电的物体放在玻璃瓶子里，电就不会跑掉，这样就可把电储存起来．这种瓶里瓶外分别贴有锡箔，瓶里的锡箔通过金属链跟金属棒连接，棒的上端是一个金属球的玻璃瓶由于是在莱顿城发明的，所以叫做莱顿瓶．
莱顿瓶很快在欧洲引起了强烈的反响，电学家们不仅利用它们作了大量的实验，而且做了大量的示范表演，有人用它来点燃酒精和火药．其中最壮观的是法国人诺莱特在巴黎一座大教堂前所作的表演，诺莱特邀请了路易十五的皇室成员临场观看莱顿瓶的表演，他让七百名修道士手拉手排成一行，队伍全长达900英尺（约275米）．然后，诺莱特让排头的修道士用手握住莱顿瓶，让排尾的握瓶的引线，一瞬间，七百名修道士，因受电击几乎同时跳起来，在场的人无不为之口瞪目呆，诺莱特以令人信服的证据向人们展示了电的巨大威力．
通过上面的故事我们知道电是可以像水一样被容器储存起来的，那么这种存电的容器会是什么样子的呢？又有那些特性呢？
一、静电场中的导体
静电感应：
把金属导体放在外电场中，由于导体内的自由电子受电场力作用而 ，使导体的两个端面出现 的异种电荷，这种现象叫静电感应．
静电平衡：
发生静电感应的导体两端感应的等量异种电荷形成一附加电场，当附加电场与 完全抵消，即时，自由电子的定向移动 ，这时的导体处于静电平衡状态．（如下图所示）
导体处于静电平衡的特点
a.导体内部各点的 （外部场强与内部感应场强的合场强）为零．
b.导体表面任意点的场强方向与该表面 ．
c.导体为 体，导体表面为 面．
d.带电导体的净电荷分布在导体 ，曲率半径大的地方电荷的密度 ，曲率半径小的地方电荷的密度 ．
静电屏蔽
处于电场中的空腔导体或金属网罩，其空腔部分的场强处处为零，即能把外电场遮住，使内部不受外部 的影响，这就是静电屏蔽．
若导体空腔或网罩内没有带电体，则空腔内的电场恒为零，不受空腔外部电场的影响．
5.静电屏蔽在实际有重要应用
a.电学仪器或电子设备外面会有 罩，通信电缆外面包有一层铅皮可防止外电场的干扰．
b.电力工人在高压带电作业时，全身穿戴 丝网制成的衣帽、手套、鞋子，可以对人体起静电屏蔽作用，使人安全作业．
二、电容器
（一）电容器
定义：两块彼此 且又相互 的导体就组成一个电容器，电容器可以容纳 ．
充放电过程：
充电过程 放电过程
示意 图
特点 （1）电流的方向为 时针方向，强度由大到小 （2）极板所带电量 （3）两极板间电压 （4）两极板间电场强度 （5）充电过程从电源获取能量转化为 能 （1）电流方向由电容器正极板流出，强度由 到 （2）电容器的电荷量 （3）两极板间电压 （4）两极板间电场强度 （5）放电过程由 能转化为其他形式的能（如内能）
击穿电压、额定电压
a.击穿电压是电容器的 电压，超过这个电压，电容器内的介质将被击穿．
b.额定电压是电容器长期工作时所承受的电压，它低于击穿电压，电容器在不高于 电压下工作都是安全可靠的，不要误认为电容器只有在额定电压下工作才是正常的．
（二）电容
定义：电容器所带的 （是指 个极板所带电荷量的绝对值）与电容器两极板间 的比值．
公式：，单位： ；．
物理意义：电容反映电容器容纳电荷的本领的物理量，和电容器是否 无关．
制约因素：电容器的电容与的大小无关，是由电容器本身情况决定，对一个确定的电容器，它的电容是一定的，与电容器是否带电及带电多少无关．
注意：由知，对确定的电容器，与成正比，比值不变；对不同的电容器，相同时，越大，则越大，因此说是反映电容器 电荷本领的物理量．
平行板电容器的电容
a.决定因素：与极板正对面积、电介质的相对介电常数成 比，与极板间距离成 比．
b.公式：，式中为 常量．
与的比较
a.公式是电容的 式，对任何电容器都适用．对一个确定的电容器其电容已确定，不会随其带电量的改变而改变，电容大小由电容器本身的因素决定，是用来表示电容器容纳电荷本领的物理量．
b.公式是平行板电容器电容的 式，只对平行板电容器适用．电容随等因素的变化而变化．
（三）平行板电容器的动态分析
平行板电容器变化的两种模式
a.电容器两极板电势差保持不变（与电源 ）．b.电容器的带电量保持不变（与电源 ）．
进行讨论的物理依据主要是三个
a.平行板电容器的电容与极板距离，正对面积，电介质的相对介电常数间的关系．
b.平行板电容器内部是 ，
c.电容器所带电量
平行板电容器动态分析的基本步骤
a.认清分析的前提是与中的哪个量恒定不变：一是电容器两板间的 保持不变（与电源连接）；二是电容器所带的 保持不变（与电源断开）．
b.用 式判断电容的变化趋势．
c.由 式判断与中会发生变化的那个量的变化趋势．
d.由（常用于不变时）或 （常用于不变时）分析场强的变化．
（因为，所以）
e.由分析电场中的点电荷受力变化，进一步分析其运动状态．例如：合力为零时，带电体将处于静止或匀速直线运动状态；合力方向与初速度方向在同一直线上时，带电体将被加速或减速（初速为零必加速）；合力恒定且方向与初速度方向垂直时，带电体将做类平抛运动等．
f.选定某一极板为零电势，用计算场中某点的电场以及判断其变化，其中为该点到零电势极板的垂直距离，当该点垂直指向零电势极板的方向与电场方向相同时取“”，反之取“”．进一步判断场中任意两点间的电势差，由确定点电荷在该点的电势能的变化，此时要注意和都有 之分．
静电平衡的特点及理解:
a.导体内部各点的场强（外部场强与内部感应场强的合场强）为零．
b.导体表面任意点的场强方向与该表面垂直．
c.导体为等势体，导体表面为等势面．
d.带电导体的净电荷分布在导体外表面，曲率半径大的地方电荷的密度小，曲率半径小的地方电荷的密度大．
电容的两种动态分析：
电容器两极板电势差保持不变（与电源连接）．
电容器的带电量保持不变（与电源断开）．
如图所示，A、B是两个不带电的相同的绝缘金属球，它们靠近带正电荷的金属球C，在下列情况中，判断A、B两球的带电情况:
(1)A、B接触后分开，再移去C，则A带 ，B带
(2)A、B接触，用手指瞬间接触B后再移去C，则A带 ，B带 ；
(3)A、B接触，用手指接触A，先移去C后再移去手指，则A ，B 。
如图所示，在两个固定电荷+g和—g之间放人两个原来不带电的导体，为导上的四个点，在达到静电平衡后，各点的电势分别是、、、则（ ）
A． B． C． D．
一个带绝缘座的空心金属球带有的正电荷，有绝缘柄的金属小球带有的负电荷，使球和球的内壁接触，如图所示，则（ ）
A． B．
C． D．
一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场分布是下图中的哪一个
　　　　　　
在带正电的金属球的正上方，一个枕形导体自由下落，如图所示，在未碰上金属球之前，在下落过程中（ ）
A．导体内部场强为零，电子相对导体不运动；
B．导体内部场强为零，电子相对导体向下运动；
C．导体内部场强不为零，电子相对导体向下运动；
D．导体内部场强不为零，电子相对导体向上运动.
如图所示，一金属球原来不带电，现沿球的直径延长线放一均匀带电的细杆，金属球上感应的电荷在球内直径三点的场强大小分别为，三者相比（　　）
A．最大 B．最大 C．最大 D．相同
如图所示，把原来不带电的金属球壳的外表面接地，将一带正电的小球从小孔中放入球壳内，但不与发生接触，达到静电平衡后（ ）
A．的空腔内电场强度为零
B．不带电
C．的外表面带正电
D．的内表面带负电
对于一给定的电容器，在如下图所示中，描述电容、带电荷量、电压之间的相互关系的图线中正确的是( )
有一个电容器，带电荷量为1×10-5C，两极板间电压为200V，电容器电容为______F.如果使它带电荷量再增加1×10-6C，此时它的电容为______F，两极板间的电压为______V
对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是( )
A.将两极板的间距加大，电容将增大
B.将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小
C.在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大
D.在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板，电容将增大
关于电容器和电容，下列说法中正确的是（ ）
A．电容器的电容越大，则所带电荷量越多
B．电容器不带电荷时，其电容为零
C．对一个确定的电容器来说，其电容与带电情况无关，是个定值
D．由可知与成正比，与成反比
某电解电容器上标有“25V，470μF”的字样，对此，下述说法中正确的是( )
A.此电容器只能在直流25V以下电压才能正常工作
B.此电容器必须在直流25V的电压时才能正常工作
C.当工作电压是直流25V时，电容才是470μF
D.这种电容器使用时，必须考虑电容器的两根引线的极性
电子线路上有一个已充电的电容器，若使它的电荷量减少,则电压降为原电压的，下列说法正确的是（ ）
A．电容器原来的电荷量是
B．电容器原来的电荷量是
C．电容器原来的电压可能是
D．电容器原来的电压可能是
平行板电容器保持与直流电源两极连接，充电平衡后，两极板间的电压是U，充电荷量为Q，两极板间场强为E，电容为C现将两极板间距离减小，则引起变化的情况是( )
A.Q变大 B.C变大 C.E不变 D.U变小
电容器两极板间电压一定，若正极板不动，将负极板远离正极板移动，则极板间某一给定的点与负极板间的电势差将( )
A.变大 B.变小 C.不变 D.以上结论均有可能
利用静电计研究平行板电容器的电容与哪些因素有关的实验装置如图所示，则下面哪些叙述符合实验中观察到的结果（ ）
A．板向左平移，静电计指针偏角变大
B．板向上平移，静电计指针偏角变大
C．保持板不动，在、间插入一块绝缘介质板，静电计指针偏角变大
D．保持板不动，在、间插入一块金属板，静电计指针偏角变大
两块平行金属板带等量异种电荷，要使两板间的电压加倍，两板间的电场强度减半，采用的办法是（ ）
A．两板的电荷量加倍，而距离变为原来的四倍
B．两板的电荷量加倍，而距离变为原来的二倍
C．两板的电荷量减半，而距离变为原来的四倍
D．两板的电荷量减半，而距离变为原来的二倍
如图所示，在平行板电容器正中有一个带电微粒.K闭合时，该微粒恰好能保持静止.在①保持K闭合；②充电后将K断开；两种情况下，各用什么方法能使该带电微粒向上运动打到上极板？
A.上移上极板M B.上移下极板N
C.左移上极板M D.把下极板N接地
如图所示，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）固定在点．以表示两极板间的电场强度，表示电容器两极板间的电压，表示正电荷在点的电势能，若保持负极板不动，将正极板移到如图虚线所示的位置，则（ ）
A．变小，不变
B．不变，变大
C．变小，不变
D．不变，不变
如图所示，是两个相同的平行板电容器，带相等的电荷量，用导线如图连接，今在电容器极板间插入一块电介质，在电介质插入的过程中：（ ）
A．导线上有电流通过，方向是，
B．导线上有电流通过，方向是，
C．内的电场强度不变
D．上的电荷量保持不变
一、静电场中的导体
把金属导体放在外电场中，由于导体内的自由电子受电场力作用而定向运动，使导体的两个端面出现等量的异种电荷，这种现象叫静电感应．
发生静电感应的导体两端感应的等量异种电荷形成一附加电场，当附加电场与外电场完全抵消，即时，自由电子的定向移动停止，这时的导体处于静电平衡状态．
导体处于静电平衡的特点
a.导体内部各点的场强（外部场强与内部感应场强的合场强）为零．b.导体表面任意点的场强方向与该表面垂直．c.导体为等势体，导体表面为等势面．d.带电导体的净电荷分布在导体外表面，曲率半径大的地方电荷的密度小，曲率半径小的地方电荷的密度大．
静电屏蔽
处于电场中的空腔导体或金属网罩，其空腔部分的场强处处为零，即能把外电场遮住，使内部不受外部电场的影响，这就是静电屏蔽．若导体空腔或网罩内没有带电体，则空腔内的电场恒为零，不受空腔外部电场的影响．
5.静电屏蔽在实际有重要应用
a.电学仪器或电子设备外面会有金属罩，通信电缆外面包有一层铅皮可防止外电场的干扰．
b.电力工人在高压带电作业时，全身穿戴金属丝网制成的衣帽、手套、鞋子，可以对人体起静电屏蔽作用，使人安全作业．
二、电容器
（一）电容器
两块彼此绝缘且又相互靠近的导体就组成一个电容器，电容器可以容纳电荷．
充放电过程
（二）电容
电容是指电容器所带的电荷量（是指一个极板所带电荷量的绝对值）与电容器两极板间电压的比值．
物理意义：电容反映电容器容纳电荷的本领的物理量，和电容器是否带电无关．
平行板电容器的电容
（三）平行板电容器的动态分析
平行板电容器变化的两种模式
a.电容器两极板电势差保持不变（与电源连接）．b.电容器的带电量保持不变（与电源断开）．
使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开。下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是（ ）
如图所示，在原来不带电的金属细杆附近处，放置一个正点电荷，达到静电平衡后，下列说法正确的是（ ）
A．a端的电势比b端的高
B．b端的电势比d点的低
C．a端的电势不一定比d点的低
D．杆内c处的场强的方向由a指向b
如图，在真空中把一原来不带电的绝缘导体向带负电的金属小球缓慢地靠近（不相碰），下列说法正确的是（　　）
A．端的感应电荷越来越多
B．导体内部场强越来越强
C．导体的感应电荷在点产生的场强恒大于在点产生的场强
D．导体的感应电荷在两点产生的场强相等
如图中接地的金属球的半径为，点电荷的电量，到球心距离为，该点电荷的电场在球心处的场强等于： （ ）
A． B． C． D．
下列关于电容器的说法中，正确的是( )
A.电容越大的电容器，带电荷量也一定越多
B.电容器不带电时，其电容为零
C.两个电容器的带电荷量相等时，两板间电势差较大的电容器的电容较大
D.电容器的电容与电容器是否带电无关
一个电容器带电荷量为，两极板间的电压为，若使带电荷量增加，电势差则增加，则它的电容是：（ ）
A． B． C． D．
连接在电池两极板上的平行板电容器，当两极板间的距离减小时（ ）
A．电容器的电容器C变大 B．电容器极板的带电量Q变大
C．电容器极板间的带电量U变大 D．电容器两极板间的电场强度E变大
如图所示的实验装置中，平行板电容器两极板的正对面积为S，两极板的间距为d，电容器的带电量为Q，电容为C，静电计指针的偏转角为φ，则下列说法正确的是（ ）
A．增大d时，φ减小
B．增大Q时，φ减小
C．将A板向上提一些时，φ减小
D．在两板间插入云母片时，φ减小
要使平行板电容器两极板间的电势差加倍，同时极板间的场强减半，下述四种办法中应采取哪种（ ）
A．两极板的电荷量加倍，板间距离为原来的4倍
B．两极板的电荷量减半，板间距离为原来的4倍
C．两极板的电荷量加倍，板间距离为原来的2倍
D．两极板的电荷量减半，板间距离为原来的2倍
如图所示的电路中，电容器的两极板始终和电源相连，若将两极板间的距离增大，电路中将出现的情况是( )
A.有电流流动，方向从a顺时针流向b
B.有电流流动，方向从b逆时针流向a
C.无电流流动
D.无法判断
平行板电容器水平放置，板间的距离为，一个半径为、密度为的带电油滴在两板间．当电容器的电压为时，该油滴在电场中做匀速运动，由此可知油滴的带电量 ______C．
(
+
+
+
+
图
11
)用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素（如图11）。设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ。实验中，极板所带电荷量不变，若
A．保持S不变，增大d，则θ变小
B．保持S不变，增大d，则θ变大
C．保持d不变，减小S，则θ变大
D．保持d不变，减小S，则θ变小
如图所示，A、B是两个带有绝缘支架的金属球，它们原来均不带电，并彼此接触。现使带负电的橡胶棒C靠近A（C与A不接触），然后先将A、B分开，再将C移走。关于A、B的带电情况，下列判断正确的是
A．A带正电，B带负电 B．A带负电，B带正电
C．A、B均不带电 D．A、B均带正电
如图所示，两块平行金属板正对着水平放置，两板分别与电源正、负极相连。当开关闭合时，一带电液滴恰好静止在两板间的M点。则
A．当开关闭合时，若减小两板间距，液滴仍静止
B．当开关闭合时，若增大两板间距，液滴将下降
C．开关再断开后，若减小两板间距，液滴仍静止
D．开关再断开后，若增大两板间距，液滴将下降
焦耳
詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（JamesPrescottJoule；1818～1889），英国物理学家，由于他在热学、热力学和电方面的贡献，皇家学会授予他最高荣誉的科普利奖章（CopleyMedal）．后人为了纪念他，把能量或功的单位命名为“焦耳”，简称“焦”；并用焦耳姓氏的第一个字母“J”来标记热量．
焦耳-楞次定律
1840年，焦耳把环形线圈放入装水的试管内，测量不同电流强度和电阻时的水温。12月焦耳在英国皇家学会上宣读了关于电流生热的论文，提出电流通过导体产生热量的定律．由于不久之后，俄国物理学家楞次也独立发现了同样的定律，该定律也称为焦耳-楞次定律．
焦耳-汤姆孙效应
1844年，焦耳研究了空气在膨胀和压缩时的温度变化，他在这方面取得了许多成就．通过对气体分子运动速度与温度的关系的研究，焦耳计算出了气体分子的热运动速度值，从理论上奠定了波义耳-马略特和盖-吕萨克定律的基础，并解释了气体对器壁压力的实质．
1852年，他们发现当自由扩散气体从高压容器进入低压容器时，大多数气体和空气的温度都要下降。这一现象后来被称为焦耳-汤姆逊效应．这个效应在低温和气体液化方面有广泛的应用．焦耳对蒸汽机的发展也做出了不少有价值的工作．
能量守恒定律
1843年，焦耳设计了一个新实验．将一个小线圈绕在铁芯上，用电流计测量感生电流，把线圈放在装水的容器中，测量水温以计算热量．这个电路是完全封闭的，没有外界电源供电，水温的升高只是机械能转化为电能、电能又转化为热的结果，整个过程不存在热质的转移．这一实验结果完全否定了热质说．
焦耳提出能量守恒与转化定律：能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只能从一种形式转化成另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而能的总量保持不变，奠定了热力学第一定律（能量不灭原理）之基础．
热功当量
1847年，焦耳做了迄今认为是设计思想最巧妙的实验：他在量热器里装了水，中间安上带有叶片的转轴，然后让下降重物带动叶片旋转，由于叶片和水的磨擦，水和量热器都变热了．根据重物下落的高度，可以算出转化的机械功；根据量热器内水的升高的温度，就可以计算水的内能的升高值，把两数进行比较就可以求出热功当量的准确值来．焦耳还用鲸鱼油代替水来作实验，测得了热功当量的平均值为423.9千克米/千卡；接着又用水银来代替水，不断改进实验方法，直到1878年．这时距他开始进行这一工作将近四十年了，他已前后用各种方法进行了四百多次的实验．
当焦耳在1847年的英国科学学会的会议上再次公布自己的研究成果时，他还是没有得到支持，很多科学家都怀疑他的结论，认为各种形式的能之间的转化是不可能的．直到1850年，其他一些科学家用不同的方法获得了能量守恒定律和能量转化定律，他们的结论和焦耳相同，这时焦耳的工作才得到承认．
1850年焦耳当选为英国皇家学会会员．1866年由于他在热学、热力学和电方面的贡献，皇家学会授予他最高荣誉的科普利奖章（Copley Medal）．后人为了纪念他，把能量或功的单位命名为“焦耳”，简称“焦”；并用焦耳姓氏的第一个字母“J”来标记热量．
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莱顿瓶
1746年，荷兰莱顿大学的教授慕欣勃罗克（1692--1761）在做电学实验时，无意中把一个带了电的钉子掉进玻璃瓶里，他以为要不了多久，铁钉上所带的电就会很容易跑掉的，过了一会，他想把钉子取出来，可当他一只手拿起桌上的瓶子，另一只手刚碰到钉子时，突然感到有一种电击式的振动．这到底是铁钉上的电没有跑掉呢，还是自己的神经太过敏呢？于是，他又照着刚才的样子重复了好几次，而每次的实验结果都和第一次一样，于是他非常高兴地得到一个结论：把带电的物体放在玻璃瓶子里，电就不会跑掉，这样就可把电储存起来．这种瓶里瓶外分别贴有锡箔，瓶里的锡箔通过金属链跟金属棒连接，棒的上端是一个金属球的玻璃瓶由于是在莱顿城发明的，所以叫做莱顿瓶．
莱顿瓶很快在欧洲引起了强烈的反响，电学家们不仅利用它们作了大量的实验，而且做了大量的示范表演，有人用它来点燃酒精和火药．其中最壮观的是法国人诺莱特在巴黎一座大教堂前所作的表演，诺莱特邀请了路易十五的皇室成员临场观看莱顿瓶的表演，他让七百名修道士手拉手排成一行，队伍全长达900英尺（约275米）．然后，诺莱特让排头的修道士用手握住莱顿瓶，让排尾的握瓶的引线，一瞬间，七百名修道士，因受电击几乎同时跳起来，在场的人无不为之口瞪目呆，诺莱特以令人信服的证据向人们展示了电的巨大威力．
通过上面的故事我们知道电是可以像水一样被容器储存起来的，那么这种存电的容器会是什么样子的呢？又有那些特性呢？
一、静电场中的导体
静电感应：
把金属导体放在外电场中，由于导体内的自由电子受电场力作用而定向运动，使导体的两个端面出现等量的异种电荷，这种现象叫静电感应．
静电平衡：
发生静电感应的导体两端感应的等量异种电荷形成一附加电场，当附加电场与外电场完全抵消，即时，自由电子的定向移动停止，这时的导体处于静电平衡状态．（如下图所示）
导体处于静电平衡的特点
a.导体内部各点的场强（外部场强与内部感应场强的合场强）为零．
b.导体表面任意点的场强方向与该表面垂直．
c.导体为等势体，导体表面为等势面．
d.带电导体的净电荷分布在导体外表面，曲率半径大的地方电荷的密度小，曲率半径小的地方电荷的密度大．
静电屏蔽
处于电场中的空腔导体或金属网罩，其空腔部分的场强处处为零，即能把外电场遮住，使内部不受外部电场的影响，这就是静电屏蔽．
若导体空腔或网罩内没有带电体，则空腔内的电场恒为零，不受空腔外部电场的影响．
5.静电屏蔽在实际有重要应用
a.电学仪器或电子设备外面会有金属罩，通信电缆外面包有一层铅皮可防止外电场的干扰．
b.电力工人在高压带电作业时，全身穿戴金属丝网制成的衣帽、手套、鞋子，可以对人体起静电屏蔽作用，使人安全作业．
二、电容器
（一）电容器
定义：两块彼此绝缘且又相互靠近的导体就组成一个电容器，电容器可以容纳电荷．
充放电过程：
充电过程 放电过程
示意 图
特点 （1）电流的方向为逆时针方向，强度由大到小 （2）极板所带电量增多 （3）两极板间电压增高 （4）两极板间电场强度增强 （5）充电过程从电源获取能量转化为电场能 （1）电流方向由电容器正极板流出，强度由大到小 （2）电容器的电荷量减少 （3）两极板间电压降低 （4）两极板间电场强度减小 （5）放电过程由电场能转化为其他形式的能（如内能）
击穿电压、额定电压
a.击穿电压是电容器的极限电压，超过这个电压，电容器内的介质将被击穿．
b.额定电压是电容器长期工作时所承受的电压，它低于击穿电压，电容器在不高于额定电压下工作都是安全可靠的，不要误认为电容器只有在额定电压下工作才是正常的．
（二）电容
定义：电容器所带的电荷量（是指一个极板所带电荷量的绝对值）与电容器两极板间电压的比值．
公式：，单位：法拉；．
物理意义：电容反映电容器容纳电荷的本领的物理量，和电容器是否带电无关．
制约因素：电容器的电容与的大小无关，是由电容器本身情况决定，对一个确定的电容器，它的电容是一定的，与电容器是否带电及带电多少无关．
注意：由知，对确定的电容器，与成正比，比值不变；对不同的电容器，相同时，越大，则越大，因此说是反映电容器容纳电荷本领的物理量．
平行板电容器的电容
a.决定因素：与极板正对面积、电介质的相对介电常数成正比，与极板间距离成反比．
b.公式：，式中为静电力常量．
与的比较
a.公式是电容的定义式，对任何电容器都适用．对一个确定的电容器其电容已确定，不会随其带电量的改变而改变，电容大小由电容器本身的因素决定，是用来表示电容器容纳电荷本领的物理量．
b.公式是平行板电容器电容的决定式，只对平行板电容器适用．电容随等因素的变化而变化．
（三）平行板电容器的动态分析
平行板电容器变化的两种模式
a.电容器两极板电势差保持不变（与电源连接）．b.电容器的带电量保持不变（与电源断开）．
进行讨论的物理依据主要是三个
a.平行板电容器的电容与极板距离，正对面积，电介质的相对介电常数间的关系．
b.平行板电容器内部是匀强电场，
c.电容器所带电量
平行板电容器动态分析的基本步骤
a.认清分析的前提是与中的哪个量恒定不变：一是电容器两板间的电势差保持不变（与电源连接）；二是电容器所带的电荷量保持不变（与电源断开）．
b.用决定式判断电容的变化趋势．
c.由定义式判断与中会发生变化的那个量的变化趋势．
d.由（常用于不变时）或 （常用于不变时）分析场强的变化．
（因为，所以）
e.由分析电场中的点电荷受力变化，进一步分析其运动状态．例如：合力为零时，带电体将处于静止或匀速直线运动状态；合力方向与初速度方向在同一直线上时，带电体将被加速或减速（初速为零必加速）；合力恒定且方向与初速度方向垂直时，带电体将做类平抛运动等．
f.选定某一极板为零电势，用计算场中某点的电场以及判断其变化，其中为该点到零电势极板的垂直距离，当该点垂直指向零电势极板的方向与电场方向相同时取“”，反之取“”．进一步判断场中任意两点间的电势差，由确定点电荷在该点的电势能的变化，此时要注意和都有正负之分．
静电平衡的特点及理解:
a.导体内部各点的场强（外部场强与内部感应场强的合场强）为零．
b.导体表面任意点的场强方向与该表面垂直．
c.导体为等势体，导体表面为等势面．
d.带电导体的净电荷分布在导体外表面，曲率半径大的地方电荷的密度小，曲率半径小的地方电荷的密度大．
电容的两种动态分析：
电容器两极板电势差保持不变（与电源连接）．
电容器的带电量保持不变（与电源断开）．
如图所示，A、B是两个不带电的相同的绝缘金属球，它们靠近带正电荷的金属球C，在下列情况中，判断A、B两球的带电情况:
(1)A、B接触后分开，再移去C，则A带 ，B带
(2)A、B接触，用手指瞬间接触B后再移去C，则A带 ，B带 ；
(3)A、B接触，用手指接触A，先移去C后再移去手指，则A ，B 。
【答案】(1)带正电、带负电，(2)带负电、带负电，(3)不带电、不带电
如图所示，在两个固定电荷+g和—g之间放人两个原来不带电的导体，为导上的四个点，在达到静电平衡后，各点的电势分别是、、、则（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
一个带绝缘座的空心金属球带有的正电荷，有绝缘柄的金属小球带有的负电荷，使球和球的内壁接触，如图所示，则（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场分布是下图中的哪一个
　　　　　　
【答案】B
在带正电的金属球的正上方，一个枕形导体自由下落，如图所示，在未碰上金属球之前，在下落过程中（ ）
A．导体内部场强为零，电子相对导体不运动；
B．导体内部场强为零，电子相对导体向下运动；
C．导体内部场强不为零，电子相对导体向下运动；
D．导体内部场强不为零，电子相对导体向上运动.
【解析】不少学生由于思维定势而错误地选择A选项.其实当枕形导体自由下落时，由于Q在导体中产生的场强大于感应电荷在导体中产生的场强，所以导体内部场强不为零，电子相对导体不断发生定向移动，又由于导体内部场强的方向向上，所以电子相对导体向下运动，即C选项正确.
【答案】C
如图所示，一金属球原来不带电，现沿球的直径延长线放一均匀带电的细杆，金属球上感应的电荷在球内直径三点的场强大小分别为，三者相比（　　）
A．最大 B．最大 C．最大 D．相同
【解析】带电细杆在其周围产生电场，可近似地用计算，在的延长线上距离越远处电场越弱，而在金属球内部，当静电平衡后场强处处为零，这是带电细杆所产生的场强与金属球上感应电荷所产生的场强合成得到的．因此感应电荷所产生的场强与所产生的场强大小相等、方向相反，即，，由于点距离细杆最近，所产生的电场在处的场强大于处和处的场强，所以金属球上感应电荷产生的电场在处的场强大于在处的场强及在处的场强，它们的关系为．
【答案】C
如图所示，把原来不带电的金属球壳的外表面接地，将一带正电的小球从小孔中放入球壳内，但不与发生接触，达到静电平衡后（ ）
A．的空腔内电场强度为零
B．不带电
C．的外表面带正电
D．的内表面带负电
【解析】由于静电感应，的内表面带负电，外表面带正电．又由于的外表面接地，则外表面上的电荷被中和而不带电， 但的内表面带负电．
【答案】D
对于一给定的电容器，在如下图所示中，描述电容、带电荷量、电压之间的相互关系的图线中正确的是( )
【答案】B
有一个电容器，带电荷量为1×10-5C，两极板间电压为200V，电容器电容为______F.如果使它带电荷量再增加1×10-6C，此时它的电容为______F，两极板间的电压为______V
【答案】5×10-8，5×10-8，220
对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是( )
A.将两极板的间距加大，电容将增大
B.将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小
C.在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大
D.在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板，电容将增大
【答案】BCD
关于电容器和电容，下列说法中正确的是（ ）
A．电容器的电容越大，则所带电荷量越多
B．电容器不带电荷时，其电容为零
C．对一个确定的电容器来说，其电容与带电情况无关，是个定值
D．由可知与成正比，与成反比
【解析】电容是电容器本身的性质，与电容器的带电量和电压无关，故C对，B、D错；对某个电容器来说，带电量和极板间的电压成正比，与电容无关，A错
【答案】C
某电解电容器上标有“25V，470μF”的字样，对此，下述说法中正确的是( )
A.此电容器只能在直流25V以下电压才能正常工作
B.此电容器必须在直流25V的电压时才能正常工作
C.当工作电压是直流25V时，电容才是470μF
D.这种电容器使用时，必须考虑电容器的两根引线的极性
【答案】AD
电子线路上有一个已充电的电容器，若使它的电荷量减少,则电压降为原电压的，下列说法正确的是（ ）
A．电容器原来的电荷量是
B．电容器原来的电荷量是
C．电容器原来的电压可能是
D．电容器原来的电压可能是
【解析】由题意知，解得，当时，；
当时；电子线路上的电容器的电容值达不到法拉（）数量级，故电容器原来的电压值不可能是，D错．故选B、C．
【答案】BC
平行板电容器保持与直流电源两极连接，充电平衡后，两极板间的电压是U，充电荷量为Q，两极板间场强为E，电容为C现将两极板间距离减小，则引起变化的情况是( )
A.Q变大 B.C变大 C.E不变 D.U变小
【答案】AB
电容器两极板间电压一定，若正极板不动，将负极板远离正极板移动，则极板间某一给定的点与负极板间的电势差将( )
A.变大 B.变小 C.不变 D.以上结论均有可能
【答案】A
利用静电计研究平行板电容器的电容与哪些因素有关的实验装置如图所示，则下面哪些叙述符合实验中观察到的结果（ ）
A．板向左平移，静电计指针偏角变大
B．板向上平移，静电计指针偏角变大
C．保持板不动，在、间插入一块绝缘介质板，静电计指针偏角变大
D．保持板不动，在、间插入一块金属板，静电计指针偏角变大
【答案】AB
两块平行金属板带等量异种电荷，要使两板间的电压加倍，两板间的电场强度减半，采用的办法是（ ）
A．两板的电荷量加倍，而距离变为原来的四倍
B．两板的电荷量加倍，而距离变为原来的二倍
C．两板的电荷量减半，而距离变为原来的四倍
D．两板的电荷量减半，而距离变为原来的二倍
【答案】C
如图所示，在平行板电容器正中有一个带电微粒.K闭合时，该微粒恰好能保持静止.在①保持K闭合；②充电后将K断开；两种情况下，各用什么方法能使该带电微粒向上运动打到上极板？
A.上移上极板M B.上移下极板N
C.左移上极板M D.把下极板N接地
【解析】由上面的分析可知①选B，②选C.
【答案】C
如图所示，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）固定在点．以表示两极板间的电场强度，表示电容器两极板间的电压，表示正电荷在点的电势能，若保持负极板不动，将正极板移到如图虚线所示的位置，则（ ）
A．变小，不变
B．不变，变大
C．变小，不变
D．不变，不变
【答案】AC
如图所示，是两个相同的平行板电容器，带相等的电荷量，用导线如图连接，今在电容器极板间插入一块电介质，在电介质插入的过程中：（ ）
A．导线上有电流通过，方向是，
B．导线上有电流通过，方向是，
C．内的电场强度不变
D．上的电荷量保持不变
【答案】B
一、静电场中的导体
把金属导体放在外电场中，由于导体内的自由电子受电场力作用而定向运动，使导体的两个端面出现等量的异种电荷，这种现象叫静电感应．
发生静电感应的导体两端感应的等量异种电荷形成一附加电场，当附加电场与外电场完全抵消，即时，自由电子的定向移动停止，这时的导体处于静电平衡状态．
导体处于静电平衡的特点
a.导体内部各点的场强（外部场强与内部感应场强的合场强）为零．b.导体表面任意点的场强方向与该表面垂直．c.导体为等势体，导体表面为等势面．d.带电导体的净电荷分布在导体外表面，曲率半径大的地方电荷的密度小，曲率半径小的地方电荷的密度大．
静电屏蔽
处于电场中的空腔导体或金属网罩，其空腔部分的场强处处为零，即能把外电场遮住，使内部不受外部电场的影响，这就是静电屏蔽．若导体空腔或网罩内没有带电体，则空腔内的电场恒为零，不受空腔外部电场的影响．
5.静电屏蔽在实际有重要应用
a.电学仪器或电子设备外面会有金属罩，通信电缆外面包有一层铅皮可防止外电场的干扰．
b.电力工人在高压带电作业时，全身穿戴金属丝网制成的衣帽、手套、鞋子，可以对人体起静电屏蔽作用，使人安全作业．
二、电容器
（一）电容器
两块彼此绝缘且又相互靠近的导体就组成一个电容器，电容器可以容纳电荷．
充放电过程
（二）电容
电容是指电容器所带的电荷量（是指一个极板所带电荷量的绝对值）与电容器两极板间电压的比值．
物理意义：电容反映电容器容纳电荷的本领的物理量，和电容器是否带电无关．
平行板电容器的电容
（三）平行板电容器的动态分析
平行板电容器变化的两种模式
a.电容器两极板电势差保持不变（与电源连接）．b.电容器的带电量保持不变（与电源断开）．
使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开。下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是（ ）
【答案】AC
如图所示，在原来不带电的金属细杆附近处，放置一个正点电荷，达到静电平衡后，下列说法正确的是（ ）
A．a端的电势比b端的高
B．b端的电势比d点的低
C．a端的电势不一定比d点的低
D．杆内c处的场强的方向由a指向b
【答案】B
如图，在真空中把一原来不带电的绝缘导体向带负电的金属小球缓慢地靠近（不相碰），下列说法正确的是（　　）
A．端的感应电荷越来越多
B．导体内部场强越来越强
C．导体的感应电荷在点产生的场强恒大于在点产生的场强
D．导体的感应电荷在两点产生的场强相等
【答案】AC
如图中接地的金属球的半径为，点电荷的电量，到球心距离为，该点电荷的电场在球心处的场强等于： （ ）
A． B． C． D．
【解析】静电感应的过程，是导体（含大地）中自由电荷在电荷所形成的外电场下重新分布的过程，当处于静电平衡状态时，在导体内部电荷所形成的外电场与感应电荷产生的“附加电场”同时存在的，且在导体内部任何一点，外电场电场场强与附加电场的场强大小相等，方向相反，这两个电场叠加的结果使内部的合场强处处为零.即.而电荷的电场在球心处的场强仍等于，即选项D是正确的.
【答案】D
下列关于电容器的说法中，正确的是( )
A.电容越大的电容器，带电荷量也一定越多
B.电容器不带电时，其电容为零
C.两个电容器的带电荷量相等时，两板间电势差较大的电容器的电容较大
D.电容器的电容与电容器是否带电无关
【答案】D
一个电容器带电荷量为，两极板间的电压为，若使带电荷量增加，电势差则增加，则它的电容是：（ ）
A． B． C． D．
【解析】对于一确定的电容器，其电容是不变量，而均为变量，由定义有：
给电容器两次充电，，
则
【答案】B
连接在电池两极板上的平行板电容器，当两极板间的距离减小时（ ）
A．电容器的电容器C变大 B．电容器极板的带电量Q变大
C．电容器极板间的带电量U变大 D．电容器两极板间的电场强度E变大
【答案】ABD
如图所示的实验装置中，平行板电容器两极板的正对面积为S，两极板的间距为d，电容器的带电量为Q，电容为C，静电计指针的偏转角为φ，则下列说法正确的是（ ）
A．增大d时，φ减小
B．增大Q时，φ减小
C．将A板向上提一些时，φ减小
D．在两板间插入云母片时，φ减小
【解析】静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量电势差，把它的金属球跟一个导体连接，把它的金属外壳跟另一个导体连接（或者同时接地），从指针的偏转角度就可以测出两个导体间的电势差.如果AB两极板间的电势差变大时，φ变大；如果AB两极板间的电势差变小时，φ减小减小.图中的平行板电容器充电后与电源断开，因此Q不变..选D.
【答案】D
要使平行板电容器两极板间的电势差加倍，同时极板间的场强减半，下述四种办法中应采取哪种（ ）
A．两极板的电荷量加倍，板间距离为原来的4倍
B．两极板的电荷量减半，板间距离为原来的4倍
C．两极板的电荷量加倍，板间距离为原来的2倍
D．两极板的电荷量减半，板间距离为原来的2倍
【答案】B
如图所示的电路中，电容器的两极板始终和电源相连，若将两极板间的距离增大，电路中将出现的情况是( )
A.有电流流动，方向从a顺时针流向b
B.有电流流动，方向从b逆时针流向a
C.无电流流动
D.无法判断
【答案】B
平行板电容器水平放置，板间的距离为，一个半径为、密度为的带电油滴在两板间．当电容器的电压为时，该油滴在电场中做匀速运动，由此可知油滴的带电量 ______C．
【答案】
(
+
+
+
+
图
11
)用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素（如图11）。设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ。实验中，极板所带电荷量不变，若
A．保持S不变，增大d，则θ变小
B．保持S不变，增大d，则θ变大
C．保持d不变，减小S，则θ变大
D．保持d不变，减小S，则θ变小
【答案】BC
如图所示，A、B是两个带有绝缘支架的金属球，它们原来均不带电，并彼此接触。现使带负电的橡胶棒C靠近A（C与A不接触），然后先将A、B分开，再将C移走。关于A、B的带电情况，下列判断正确的是
A．A带正电，B带负电 B．A带负电，B带正电
C．A、B均不带电 D．A、B均带正电
【答案】A
如图所示，两块平行金属板正对着水平放置，两板分别与电源正、负极相连。当开关闭合时，一带电液滴恰好静止在两板间的M点。则
A．当开关闭合时，若减小两板间距，液滴仍静止
B．当开关闭合时，若增大两板间距，液滴将下降
C．开关再断开后，若减小两板间距，液滴仍静止
D．开关再断开后，若增大两板间距，液滴将下降
【答案】BC
焦耳
詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（JamesPrescottJoule；1818～1889），英国物理学家，由于他在热学、热力学和电方面的贡献，皇家学会授予他最高荣誉的科普利奖章（CopleyMedal）．后人为了纪念他，把能量或功的单位命名为“焦耳”，简称“焦”；并用焦耳姓氏的第一个字母“J”来标记热量．
焦耳-楞次定律
1840年，焦耳把环形线圈放入装水的试管内，测量不同电流强度和电阻时的水温。12月焦耳在英国皇家学会上宣读了关于电流生热的论文，提出电流通过导体产生热量的定律．由于不久之后，俄国物理学家楞次也独立发现了同样的定律，该定律也称为焦耳-楞次定律．
焦耳-汤姆孙效应
1844年，焦耳研究了空气在膨胀和压缩时的温度变化，他在这方面取得了许多成就．通过对气体分子运动速度与温度的关系的研究，焦耳计算出了气体分子的热运动速度值，从理论上奠定了波义耳-马略特和盖-吕萨克定律的基础，并解释了气体对器壁压力的实质．
1852年，他们发现当自由扩散气体从高压容器进入低压容器时，大多数气体和空气的温度都要下降。这一现象后来被称为焦耳-汤姆逊效应．这个效应在低温和气体液化方面有广泛的应用．焦耳对蒸汽机的发展也做出了不少有价值的工作．
能量守恒定律
1843年，焦耳设计了一个新实验．将一个小线圈绕在铁芯上，用电流计测量感生电流，把线圈放在装水的容器中，测量水温以计算热量．这个电路是完全封闭的，没有外界电源供电，水温的升高只是机械能转化为电能、电能又转化为热的结果，整个过程不存在热质的转移．这一实验结果完全否定了热质说．
焦耳提出能量守恒与转化定律：能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只能从一种形式转化成另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而能的总量保持不变，奠定了热力学第一定律（能量不灭原理）之基础．
热功当量
1847年，焦耳做了迄今认为是设计思想最巧妙的实验：他在量热器里装了水，中间安上带有叶片的转轴，然后让下降重物带动叶片旋转，由于叶片和水的磨擦，水和量热器都变热了．根据重物下落的高度，可以算出转化的机械功；根据量热器内水的升高的温度，就可以计算水的内能的升高值，把两数进行比较就可以求出热功当量的准确值来．焦耳还用鲸鱼油代替水来作实验，测得了热功当量的平均值为423.9千克米/千卡；接着又用水银来代替水，不断改进实验方法，直到1878年．这时距他开始进行这一工作将近四十年了，他已前后用各种方法进行了四百多次的实验．
当焦耳在1847年的英国科学学会的会议上再次公布自己的研究成果时，他还是没有得到支持，很多科学家都怀疑他的结论，认为各种形式的能之间的转化是不可能的．直到1850年，其他一些科学家用不同的方法获得了能量守恒定律和能量转化定律，他们的结论和焦耳相同，这时焦耳的工作才得到承认．
1850年焦耳当选为英国皇家学会会员．1866年由于他在热学、热力学和电方面的贡献，皇家学会授予他最高荣誉的科普利奖章（Copley Medal）．后人为了纪念他，把能量或功的单位命名为“焦耳”，简称“焦”；并用焦耳姓氏的第一个字母“J”来标记热量．
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