介质为空气的一平板电容器,板极间距离为d,与电压连接时,两板间的相互作用力为f,断开电源后,将板间距离缩小到d/3,则两板间的作用力为()。
A 、f
B 、3f
C 、9f
D 、6f
【正确答案:A】
设电容器中介填充介质的介电常数为e,板面积为S,则平扳电容器电容为: 靜电场能量:
极板电压U,正极板+Q,负极板-Q; 于是Q=C*U E=U/d E是+Q和-Q共同作用的结果, 可看作是+Q和-Q分别贡献了E/2. 静电力,F=Q*E/2=(C*U)*U/2d=C*U^2/2d U^2=2d*F/C U=sqrt(2d*F/C) sqrt是平方根的意思
C=常数*S/d
=Q/U
插入金属板d/3
剩下的距离为2d/3
常数*S/d=Q/U
U与d成正比
剩余电压U'=2U/3
1)电容器原电容为: C=εοS/d εο为真空介电常数 电容器电压为: U=Q/C=Qd/εοS 空气的电场强度不变: E1=U/d=Q/εοS 介质板的电场强度为: E2=E1/e=Q/eεοS 2)介质板内感应电荷的电场强度为: E’=E1-E2=(e-1)Q/(eεοS) 能量密度为: ρ=1/2εE'^2 能量为: Ε=ρ*S*d/3=d[(1-1/e)Q]^2/6Sε