- 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:
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。
2. 电容器放电:当电容器和电源断开后,便将储存多余的电能,并通过导线把电能释放出去,这个过程就是放电。放电时电容器两端的电压便逐渐降低,最终回到零。
3. 电容器储存电荷越多,则电容器的电容越大。而电容的大小则取决于电容器本身的特性,与电压无关。
综上所述,电容与电压的关系主要表现在电容器充电和放电的过程中,电容器的电容大小与电压无关,而储存的电荷量则取决于电容器本身和充电电路的相关参数。
相关例题:
题目:
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。
分析:
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。
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,电容器两极板之间的电势差会增加。
根据上述分析,我们可以列出方程求解电压和电容的变化。
已知条件:
1. 电容C = 1uF
2. 电介质E = 10^6N/C
3. 两极板相距d = 1cm
4. 充电后断开电源
5. 插入金属板后极板间的距离变为原来的一半
解题过程:
首先根据高斯定理可以求出插入金属板后极板间的电场强度E:
E = (Q/2S) = (εE × 1uF × 10^-6)/(2 × 0.01m) = 50N/C
由于充电后断开电源,所以Q不变。根据C的定义式可知,C与Q成正比,与极板间的距离d的平方成反比。因此,插入金属板后电容C变为原来的两倍:
C' = 2C = 2 × 1uF = 2uF
由于插入金属板后极板间的距离减小,所以极板间的电压增加。根据C的定义式和Q的定义式可以列出方程求解电压U:
U = Q/C' = Q/(2 × 10^-6uF) = 5V
所以,插入金属板后电容器的电压为5V。由于插入金属板后电介质不变,所以此时电容器两端的电势差为5V。同时由于电容器充电后断开电源,所以此时电容器两端的电压也为5V。因此,插入金属板后电容器的电压和电容都发生了变化。
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