【创新设计】(广东专用)2014届高考物理一轮复习方案 第23讲 电容器 电容(含解析)
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在本讲【电容器 电容】中,我们聚焦于物理学中的一个重要概念——电容器及其电容。电容器是储存电能的设备,其基本工作原理是利用两个导体之间的电场来存储电荷。电容是衡量电容器存储电荷能力的物理量,它与电容器的几何形状、介质材料以及电压等因素密切相关。 1. 静电除尘机理展示了电容器在实际应用中的一个实例。在这个例子中,尘埃在电场中获得电荷,然后在电场力作用下向集尘极移动并沉积。电场方向从正极(集尘极)指向负极(放电极),带电尘埃受到的电场力与其电荷量成正比,因此同一位置的尘埃,电荷量越大,受到的电场力也越大。 2. 在计算机键盘的例子中,按键下的小电容器电容的变化用于识别按键。根据电容公式C=εrε0S/d,电容与正对面积S和距离d成反比。若电容变化0.25pF,要使电子线路检测出信号,可以通过改变d实现。计算表明,键至少需要被按下0.35mm才能达到所需的电容变化。 3. 指纹传感器利用了电容器电容与距离的关系。指纹的脊和谷形成不同电容的电容器,脊处电容较大,因为距离较近;而谷处电容较小,因为距离较远。当手指靠近时,电容增大,电荷量保持不变,所以电荷会重新分布,电子线路据此识别指纹。 4. 在平行板电容器中,带电微粒处于静止状态,说明电场力与重力平衡。改变电容器参数如板间距或电荷量会改变电场力,但只有当电场力与重力平衡时,微粒才会保持静止。 5. 带电小球悬挂在平行板电容器内部,闭合开关后,电场力与重力的合力决定了小球的角度θ。若使两极板靠近,电场力增大,可以减小θ角。 6. 电容式传感器是通过电容变化检测压力的。当压力F作用于膜片电极时,电容会改变,如果有电流流过,说明压力有变化。 7. 密立根通过油滴实验测量了电子的电荷量。油滴在电场中受力平衡时做匀速运动,通过电势差和油滴质量可以计算出电荷量。对于加速运动的油滴,可以通过电势差、时间、质量和加速度来确定电荷量。 8. 平行板电容器中的带电油滴在不同电压下表现出不同的运动状态。通过分析油滴在电压变化后的运动轨迹,可以计算出电荷量、质量比例、加速度比以及电压变化的比率。 总结起来,本讲内容涉及电容器的基本原理,包括电容的概念、电容器的工作方式以及电容与电场力、距离的关系,同时还探讨了电容器在静电除尘、指纹识别、压力传感器等实际应用中的功能。这些知识点对于理解和运用电容器原理至关重要,对于高考物理复习具有很高的指导价值。
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