①寒假复习-第03讲 静电平衡和电容器2025年高二物理寒假衔接讲练 (人教版)

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知识点1：静电现象
静电感应
一个带电的物体与不带电的导体相互靠近时由于电荷间的相互作用，会使导体内部的电荷重新分布，异种电荷被吸引到带电体附近，而同种电荷被排斥到远离带电体的导体另一端。
静电平衡状态
导体中（包括表面上）没有电荷定向移动的状态叫做静电平衡状态。
静电平衡的特征
（1）导体内部的场强处处为零.
导体内部的场强E是外电场E0和感应电荷产生的场E’的叠加，即E是E0 和E’ 的矢量和.当导体处于静电平衡状态时，必定有感应电荷的场与外电场大小相等、方向相反，即：E0 =－E’ .
（2）处于静电平衡状态的导体，其表面上任何一点的电场强度方向与导体表面垂直，表面场强不一定为零；
（3）导体是一个等势体，导体表面构成一个等势面.
无论是在导体内部还是在导体的表面上或者是由导体的内部到表面上移动电荷，电场力都不做功，这就说明了导体上任何两处电势差为零，即整个导体处处等势.
（4）电荷只分布在导体的外表面，且“尖端”电荷密度大.
①导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面；
②导体表面越尖锐的地方电荷密度越大，凹陷的地方几乎没有电荷.
知识点2：电容和电容器
1．电容器
（1）组成：由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成。
（2）带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值。
（3）电容器的充、放电
①充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能。
②放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能。
2．电容
（1）定义：电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电势差的比值。
（2）定义式：C＝eq \f(Q,U)。
（3）单位：法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF)。1 F＝106 μF＝1012 pF。
（4）意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。
（5）决定因素：由电容器本身物理条件(大小、形状、极板相对位置及电介质)决定，与电容器是否带电及电压无关。
3．平行板电容器的电容
（1）决定因素：正对面积，相对介电常数，两板间的距离。
（2）决定式：C＝eq \f(εrS,4πkd)。
4. 两类平行板电容器动态分析比较
（说明：针对难点进行归纳总结）
强化点一 静电平衡的理解与应用
(1)静电平衡的实质:感应电荷的电场和外电场方向相反、合场强为零，自由电荷不定向移动。
(2)静电平衡时导体上电荷的分布:①导体内部无电荷、电荷只分布在导体外表面上。②空腔导体内部放置电荷时，内、外表面因静电感应产生感应电荷。
【典例1】（23-24高一下·辽宁大连·期末）如图，将一带正电的球靠近不带电的导体棒待其达到静电平衡。其中A、C为导体棒两个端点，B为A、C中点，且在导体内部，沿虚线将导体分成两部分，这两部分带电量分别为、，则（ ）

A．B．A点场强大于B点 C．A点电势高于B点 D．C端带负电
【变式1-1】（23-24高一下·山东青岛·期末）经典电磁场理论明确给出了场中导体会影响空间静电场的分布。如图是一个金属球壳置于匀强电场后周围电场线分布情况，其中a、d两点对称分布在球壳两侧，b点位于球壳上，c点位于球壳中心，下列说法正确的是（ ）

A．a和d场强大小关系为B．b和c电势大小关系为
C．球壳的感应电荷在c处的合场强为零D．ab两点间的电势差等于cd两点间的电势差
【变式1-2】（23-24高二下·山西·期末）人体静电是静电防护工程领域和静电应用领域的重要内容，人体静电带电规律的研究．具有基础性指导作用．如图所示为人体带正1kV静电时的等势线分布，下列说法正确的是（ ）
A．若两手握拳，则手指周围的电场强度减小
B．带电粒子沿着人体表面运动，电势能一定变化
C．若在a点有一静止的带负电粒子，该粒子仅在电场力作用下将以垂直于人体的速度打在人体表面上
D．在人体内部，越靠近皮肤电势越低
强化点二 静电平衡的两种情形
空腔可以屏蔽外界电场，接地的空腔可以屏蔽内部电荷的电场，其本质都是场源电荷的电场与感应电荷的电场叠加，可使合场强E=0。
【典例2】（23-24高一下·湖北武汉·期末）如图所示为不带电的空腔球形导体，将一个带负电的小金属球置于腔内，静电平衡时，图甲中A、B、C三点的电势分别为φA、φB、φC；若将导体外表面接地，静电平衡时，图乙中D、E、F三点的电势分别为φD、φE、φF。则下列关系中正确的是（ ）
A．>> B．