知晓：平行板电容器重要公式的理解，充电放电的具体机制 ...

guozhiwei · 发表于 2024-3-17 08:19:21

　　本文以“干货”为主，不过我尽量会写得具体，有趣，有道理。还请各位看官慢慢食用。高压并联电容器的相关资讯可以到我们网站了解一下，从专业角度出发为您解答相关问题，给您优质的服务！

　　平行板电容器，一般由两块正负极且等量的板组成，所以说这潜含着条件——这一定是个匀强电场。

　　对于平行板电容器动态问题，一般主要靠这三个公式解题

　　电容的定义式:

　　电容定义式

　　平行板电容器的决定式:

　　平行板电容器的决定式

　　以及匀强电场的基本关系式:

　　匀强电场的基本关系式

　　不过这一思路不是直线型思路，分析问题时会显得比较绕，对于快速答题，这思路都是较为困难的。对此up主总结讲更符合逻辑的处理方式，具体请见下文。不过我仍会从公式的理解和平行板电容器的充放电原理说起。因为这才是物理学习过程中最有趣的。(因人而异)

　　由前面三个公式我们可以推导出电场强度在平行板电容器中一个重要公式。

　　平行板电容器中关于电场强度的重要公式

　　非常值得一提的是：这个表达式里面，没有两板间距，另一方面，该表达式表明电场强度正比于极板上的电荷面密度。

　　其实，带电体附近的电场强度，本来就是直接由带电体上的电荷分布决定的，导体所带电荷只分布在表面，则其附近的电场强度只取决于导体表面电荷面密度。

　　对于有尖端的导体，由于同种电荷排到最远、异种电荷吸到最近，导致尖端电荷集中，电荷面密度大，尖端附近电场强度大，极易电岛周围的空气，空气成为导体，从而就会导致导尖端上的电荷通过空气“放掉”——这就是尖端放电的实质。

　　图为闭合电路中的电容

　　如上图，开关闭合前，电容器不带电荷

　　则由E=4πkQ/εrS和U=Ed可知:

　　电容器两极板间的电势差为零;取电源负极与电容器下极板为零电势。

　　则有电源正极电势高于电容器上极板电势。

　　开关闭合，就必然在导线中形成顺时针方向的充电电流，直到电容器上极板与电源正极等势。? ? ?

　　当极板间距变小时，设电容器极板上电荷量不变，则由E=4πkQ/εrS和U=Ed可知，两板间电势差减小，将导致电源正极电势高于电容器上极板电势，又将在导线中形成顺时针方向的充电电流，直到电容器上极板与电源正极等势。

　　图为闭合电路中的电容

　　如图所示，当开关闭合时，电容器上极板电势高于下极板

　　则将通过电阻形成放电电流;若使两板间距增大设电容器极板上电荷量不变

　　则由E=4πkQ/εrS和U=Ed可知:

　　两板间电势差增大，将导致电容器上极板电势高于电源正极电势，将在导线中形成逆时针方向充电电流，直到电容器上极板与电源正极等势。

　　思路依据：

　　匀强电场(平行板电容器)中电压和电场强度的公式

　　两类问题：

　　1）电容器保持与电源连接电压U不变分析路径：

　　从定量——电压U开始分析

　　2）电容器断开与电源连接电荷量Q不变分析路径：

　　从定量——电荷量Q开始分析各位看官做好笔记

　　由前面的公式我们可以推导出这两个结论:

　　由前面这三个式子，可以得出以下结论

　　1）当电容器保持与电源连接(电压U不变)，平行板的正对面积S发生变化时，电场强度E不变，静电力F不变。

　　2）当电容器断开与电源连接，(电荷量q不变)，平行板的距离d发生变化时，电场强度E不变，静电力F不变。

　　当然这只是有关电容器学识的冰山一角，本文仅且讲了平行板电容器

　　事实上电容器还分很多种，各种电容器的决定式是不一样的。譬如，球形电容器，圆柱形电容器(物竞的同学注意了)。

　　很遗憾，up主的学识比较短浅，这里汲及到高斯定理和安培环路定理，up主仍在探索和理解中，期待自己以后可以推导出其他电容器的决定式。[手动托腮]

　　不过这篇文章总得来说对解题还是绰绰有余的。(莫名自信)

　　最后在此感谢一下耐心超棒群主的指导意见。

　　一语惊醒梦中人

　　好啦，非常感谢你能看到这里，如果你觉得这篇文章对你有一定帮助的话，点赞就好了，你的点赞是我最大的动力。如果你觉得我写的还不错，点一下关注，在国庆的这几天我仍会坚持发表关于物理学识的文章。