Question

一平行板电容器充电后与电源断开，正极板接地，在两极板间有一负电荷（电量很小，不影响电场分布）固定在P点，如图所示，U表示电容器的电压，E_P表示负电荷在P点的电势能，若保持正极板不动，将负极板从虚线所示的位置上移到如图实线位置，则U

 

（填变大、变小或者不变），E_P

 

（填变大、变小或者不变）．

Answer 1

分析：平行板电容器充电后与电源断开后，电量不变．将正极板移到图中虚线所示的位置时，d减小，先分析电容的变化，再确定两极板电压的变化，电场强度的变化，以及P点的电势变化，确定P点电势能的变化．

解答：解：平行板电容器充电后与电源断开后，电量不变．将负极板从虚线所示的位置上移到如图实线位置时，d增大，根据C=

?S

4πkd

知，电容减小，根据U=

Q

C

，则板间电压U变大．
由E=

U

d

=

Q

Cd

=

4πkQ

?S

，?、S、Q不变，可知E与d无关，所以板间场强E不变．由U=Ed知，P与正极板间的距离不变，则P点与正极板间的电势差不变，P点的电势不变，负电荷在P点的电势能不变．
故答案为：变大；不变

点评：本题是电容器动态变化分析问题，是电容的两个公式：C=

Q

U

，C=

?S

4πkd

的综合应用，关键要熟练推导出板间场强表达式：E=

4πkQ

?S

．