Question

20．在如图所示的实验装置中，充电后的平行板电容器与电源断开，极板A与静电计相连，极板B接地．
（1）若将极板B向上平行移动一小段距离，则将观察到静电计指针偏角增大（填“增大”或“减小”或“不变”），说明平行板电容器的电容随极板正对面积S减小而减小．
（2）若将极板B向左平行移动一小段距离，则将观察到静电计指针偏角增大，说明平行板电容器的电容随板间距离d增大而减小（填“增大”或“减小”或“不变”）；B极板向左移动后，A、B间的电场强度不变（填“增大”或“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析 平行板电容器与静电计相接，电容器的电量不变，先由电容的决定式C=$\frac{?S}{4πkd}$ 分析电容的变化，根据电容的定义式C=$\frac{Q}{U}$，分析电压U的变化．即可判断静电计指针偏角的变化，最后依据E=$\frac{U}{d}$，及C=$\frac{Q}{U}$，即可推导电场强度的综合表达式，从而即可求解．

解答 解：
（1）若极板B稍向上移动一点，极板正对面积减小，由电容的决定式C=$\frac{?S}{4πkd}$ 分析知电容减小，电容器的电量不变，根据电容的定义式C=$\frac{Q}{U}$，极板间的电压U增大．则静电计指针偏角增大，此实验说明平行板电容器的电容随正对面积的减小而减小；
（2）若极板B稍向左移动一点，板间距离增大，由电容的决定式C=$\frac{?S}{4πkd}$ 分析知电容减小，电容器的电量不变，根据电容的定义式C=$\frac{Q}{U}$，极板间的电压U增大．则静电计指针偏角增大，此实验说明平行板电容器的电容与极板间距离成反比．极板间距离的增大而减小；
依据E=$\frac{U}{d}$，及C=$\frac{Q}{U}$，则有电场强度E=$\frac{4πkQ}{?S}$，可知，极板间的电场强度与极板间距无关，
即当B极板向左移动后，A、B间的电场强度不变；
故答案为：（1）增大；（2）减小；不变．

点评 对于电容器动态变化分析问题，要抓住不变量．当电容器保持与电源相连时，电压不变．当电容器充电后，与电源断开后，往往电量不变．根据电容的决定式和定义式结合进行分析，注意电场强度的综合表达式推导．