电容物理含义

提起电容,就不得不说一下电容器。电容器是应用得非常广得电器元件之一,它最大的特点就是能够通交流,阻直流,电容器常常被用来做整流得元器件。而电容则表示的是电容器储存电荷的本领,也就是说,电容反应了电容器储存电场能的能力。

在给电容器充电的过程中,电容器两个极板上就会聚集大量的等量异种电荷,电容器的极板上有了电荷的聚集后,电容器的两个极板间就一定存在着电场,而电场有具有能量的属性,电容器的两个极板间就一定存在着电势差。

进一步研究表明,电容器的电容等于电容器所带电荷量Q与电容器两基板间的电势差之比,写成公式就是C=Q/U,其中C为电容符号,单位法拉,简称法,符号F。在此式中应该明白,这里的电荷量是指单个极板所蕴含的电荷量,因为在电容器放电的过程中,负极板的电子是要跟正极板的正电荷进行中和的,电容器的电量应该就是指单个极板上的电荷量的绝对值。

但是,由电量与电势差的比值得到的电容只是电容的定义式,一个电容器的电容其实跟极板上的是没有多大的关系,跟极板间的电势差也没有关系,电容的大小可以根据一组实验来观察到,从而导出了电容的决定式。

在给平行电容器的极板充电后,保持电容器的电量不变,分别改变两极板间的正对面积S与距离d后,可以看到,当S增大时,静电计指出的电势差U在减少,根据C=Q/U可知,平行电容器的电容是在增大的。

当d减小时,静电计上的电势差U同样的减小,表明平行板电容器的电容是在增大的,保持S、d、Q都不变,往平行板中间插入一个电介质,则会看到静电计上的电势差又减少了,那么电容的电容也就增大了。而电容器极板间充满电介质后电容增大的倍数就叫做电介质常数。由此可知,真空中的电介质常数为1。

在众多的实验的反复推敲下,人们得出了电容器电容的决定式,即C=Sε/4Kdπ,其中K为静电力常量,ε为电介质常数。电容器的电容是由两个极板的大小和形状,以及两个极板的相对位置和电介质的种类决定的。

那么问题来了,平行板电容器充电后,继续保持电容器的两个极板与电源相连,在如果增大两个极板间的距离d,那么两极板间的电势差U,电容器所带的电量Q,两极板间的场强E该如何变化呢?

由于电容器充电后依然与电源相连,故而电容器的电势差U不变,由C=Sε/4πKd可知,当d增大时,电容C减小;又由C=Q/U可知,当U不变时,电荷量Q是在减少的。

如果此时切断电源,在当增大d的大小时,电荷量Q、电场E、电势差U又该怎样变化呢?

由于电容器已经断开了电源,故而电容器上的电荷量Q是不变的,由上面的式子可得,电容器的电容依然在减小,所以电容器极板间的电势差U就在变大。由公式E=U/d可得,E=Q/Cd=Q4πK/εS,最后得出两个电容器两个极板间的场强是不变的。

电容物理含义

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