2电场电1

电场电流（二）一、一周内容概述1、知道静电现象带来的危害和防止静电危害的基本方法．2、知道静电现象可以被人们合理应用3、理解电容的定义方式，掌握电容的定义式及电容单位．4、掌握焦耳定律，会计算电热．二、重点知识讲解（一）静电1、静电的利用(1)静电除尘：以煤为原料的炉中所排出的烟气会带走大量的煤粉，既浪费燃料，又污染环境，利用图13-10-1所示装置，可以达到除尘的目的．其工作原理是：金属管A和管内金属丝分别接到高压电源的正、负极上，它们之间有很强的电场，且金属丝B附近的场强更大一些，导致B附近的空气分子被电离，成为电子和正离子．电子在向A加速运动的过程中附着到煤粉上，使煤粉带负电，则煤粉被正极A吸附，最后在重力作用下落入下面的漏斗中，达到除尘的目的．说明：静电的利用就是让带电的微粒在电场力的作用下，奔向并吸附在电极上．(2)静电喷涂、静电植绒、静电复印(见课本)．2、静电的防止原理：尽快把产生的静电导走，避免越积越多．办法：常采用中和或导入大地的办法处理．例如：①油罐车后装拖地铁链；②印染厂中保持适当湿度；③飞机轮胎用导电橡胶制造．（二）电容器1、电容器——容纳电荷的容器(1)基本结构：由两块彼此绝缘、互相靠近的导体组成．(2)带电特点：两板电荷等量异号，分布在两板相对的内侧．(3)板间电场：板间形成匀强电场(对平行板而言，不考虑边缘效应)，场强大小E＝U/d，方向始终垂直板面．2、电容器的充放电过程(1)充电过程特点(如图所示)：①充电电流，电流方向为逆时针方向，电流强度由大到小；②电容器所带电量增加；③电容器两极板间电压升高；④电容器中电场强度增加；当电容器充电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器两极板间电压与充电电压相等；⑤充电后，电容器从电源中获取的能量称为电场能．(2)放电过程特点(如图所示)：①放电电流：电流方向是从正极板流出，电流强度是由大变小；②电容器上电量减小；③电容器两极板间电压降低；④电容器中电场强度减弱；⑤电容器的电场能转化成其他形式的能．注意：放电的过程实际上就是电容器极板正、负电荷中和的过程，当放电结束时，电路中无电流．3、电容(1)定义：电容器所带电量Q与两极板间电势差U的比值，叫做电容器的电容．即注意：①法拉F这个单位很大，实际常用单位为微法(μF)和皮法(pF)，其关系是：．②由可知．说明：①电容器是一个仪器，而电容是一个物理量，它表征了电容器容纳电荷的本领．②电容器的电量是一个极板上电量的绝对值．③电容C是用比值定义法定义的．如我们在本章学习过的电场强度E、电势差，要理解用比值定义法定义物理重的特点．电容器的电容C可以用比值Q/U来量度，但电容器的电容与Q、U无关，即使电容器不带电，其电容C不变，而不能理解为电容C与Q成正比、与U成反比．④电容器的电容C的大小是由电容器自身决定的，取决于两导体的形状、相对位置及两导体间的电介质这三个因素．⑤电容的单位：法拉，简称法，用F表示，．(2)电量Q＝CU，电量随电压的升高而增大，与电压成正比．（三）电流的热效应1、电热：电流通过有电阻的导体（或用电器）时，导体（或用电器）总要发热，这就是电流的热效应．产生的热量通常叫做电热．计算公式：Q＝I2Rt（普遍适用）说明：Q＝I2Rt是焦耳定律的表达式，可用来求任何电路中产生的热量（电热）．单位：焦耳，符号J．微观解释：在金属导体中，除了自由电子，还有金属正离子．在电场力的作用下，做加速定向移动的自由电子要频繁地与离子发生碰撞，并把定向移动的动能传给离子，使离子的热运动加剧，于是通电导体的内能增加，温度升高．实质：电能通过电流做功转化为内能．2、热功率定义：单位时间内发热的功率，通常称为热功率．表达式：P＝＝I2R（普遍适用）单位：瓦特，符号W．3、额定电压、额定功率和实际功率额定电压：用电器正常工作时的电压．用电器上标注的电压为额定电压．额定功率：用电器在额定电压下工作时的电功率．用电器上标注的功率是额定功率．实际功率：用电器在实际工作时的电功率．实际功率可能大于、小于或等于额定功率．为保护用电器，实际功率应小于或等于额定功率．例1、如图所示，A、B为平行金属板，两板相距为d，分别与电源两极相连，两板的中央各有一小孔M和N，今有一带电质点，自A板上方相距为d的P点由静止自由下落(P、M、N在同一竖直线上)，空气阻力忽略不计，到达N孔时速度恰好为零，然后沿原路返回．若保持两极板间的电压不变，则()A．把A板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回B．把A板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落C．把B板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回D．把B板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落分析：平行金属板与电源两极相连，则两极板间电势差U保持不变．带电质点由P运动到N的过程中，重力做功与电场力做功相等．若把A板向上平移一小段距离，质点速度为零的位置为N孔，且能返回．若把A板向下平移一小段距离，质点速度为零的位置仍为N孔，且能返回．若把B板向上平移一小段距离，质点速度为零的位置为N孔之上，且能返回．若把B板向下平移一小段距离，质点到达N孔时将有一竖直向下的速度，即将穿过N孔继续下落．故A、C、D正确．答案：A、C、D．评注：B板不动，A板上、下移动时，重力的功与电场力的功不变；但只要B板上、下移动，重力的功发生变化，电场力的功不变．例2、图所示是—个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路．在增大电容器两极板间距离的过程中()．A．电阻R中没有电流B．电容器的电容变小C．电阻R中有从a流向b的电流D．电阻R中有从b流向a的电流分析：由题知电容器两板间电压恒定，设已充电量为Q，当两板距离增大时，电容C变小，由Q＝CU可知带电量Q将减小，必然有一部分正电荷通过电阻R回流．答案：B、C．例3、如图所示，平行板电容器的两个极板为A、B，B板接地，A板带有电量＋Q，板间电场有一固定点P，若将B板固定，A板下移一些，或者将A板固定，B板上移一些，在这两种情况下，以下说法正确的是()．A．A板下移时，P点的电场强度不变，P点电势不变B．A板下移时，P点的电场强度不变，P点电势升高C．B板上移时，P点的电场强度不变，P点电势降低D．B板上移时，P点的电场强度减小，P点电势降低分析：A板下移与B板上移，两板间的距离均减小，但此平行板电容器为一电量不变的电容器，因此改变两板间的距离不能改变电场强度的大小及方向，即E不变；因此A板下移时，P与B板的电势差不变，即P点电势也不变．但B板上移时，由于P与B板的距离减小，因此P、B间的电势差减小，即P点电势降低．答案：A、C．例4、一只规格为“220V，2000W”的电炉，求在正常工作时的电阻；若电网电压为200V，求电路的实际功率；在220V的电压下，如果平均每天使用电炉2h，求此电炉一个月要消耗多少度电？解析：电炉为纯电阻元件．设电炉电阻为R，由P＝得R＝＝Ω＝24.2Ω．当电压为U′＝200V时，电炉的实际功率为：P′＝＝W＝1653W．在220V电压下，一月耗用电能（按30天计）：W＝Pt＝2×2×30kW·h＝120kW·h．点评：当用电器电压达不到额定电压时，其实际功率会小于额定功率．电能的单位在生活中通常用“度”表示，1度＝1kW·h．电费也是按“度”计算的．例5、额定电压都是110V，额定功率PA＝100W，PB＝40W的A、B两灯，接在220V的电路中，使电灯均正常发光，能使电路消耗的电功率最小的电路是图中的（）解析：两灯正常发光，两灯的实际电压要都等于其额定电压．由P＝可知RA＜RB．再根据串联分压原理，则A图中有UA＜110V，UB＞110V，两灯不能正常工作，所以A错．B图中A和变阻器并联后的电阻比A灯的电阻还要小，即仍有UA＜110V，UB＞110V，所以B错．C和D图中两灯电压均有可能为110V，此时要看电路消耗的功率谁最小．C图中灯A消耗功率100W，灯B和变阻器并联后的阻值与灯A相等，所以电路消耗的总功率为200W；D图中A、B两灯并联后的阻值与变阻器相等，所以变阻器消耗的功率为140W，电路消耗的总功率为280W．由此而知C图消耗功率最小．在线测试一、选择题1、为了防止静电的危害，应尽快把静电导走．下列措施中是为了防止静电危害的有（）A．油罐车后面装一条拖地铁链B．电工钳柄上套有一绝缘胶套C．飞机轮上搭地线D．印染车间里保持适当的湿度2、如图所示是静电除尘的原理示意图，关于静电除尘的原理，下列说法正确的是（）A．金属管A接高压电源的正极，金属丝B接负极B．B附近的空气分子被强电场电离为电子和正离子C．正离子向A运动过程中被烟气中的煤粉俘获，使煤粉带正电，吸附到A上，排出的烟就清洁了D．电子向A极运动过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，吸附到A上，排出的烟就清洁了3、平行板电容器充电后与电源断开，能使两板间电势差增大的办法是（）A．在两板间插入玻璃板B．使两板靠近些C．保持两板距离不变，使两极错开一些D．将其中一个极板接地4、一个电容器，当所带电荷量为Q时，两极板间的电势差为U，如果所带电荷量增大为2Q，则（）A．电容器电容增大为原来的2倍，两极板间电势差保持不变B．电容器电容减少为原来的，两极板间电势差保持不变C．电容器电容保持不变，两极板间电势差增大为原来的2倍D．电容器电容保持不变，两极板间电势差减小为原来的5、某一电容器标有“300V，5F”，则下列叙述正确的是（）A．该电容器可以在300V以下的电压下正常工作B．该电容器只能在300V的电压下才正常工作C．该电容器只有在加300V电压时，电容才等于5FD．该电容器能长时间正常工作时的最大电荷量为1.5×10-3C6．如图所示，合上开关S，将玻璃板插入电容器的极板间，这时电容器两极板间的电势差为U1，板间场强为E1．然后断开开关S，再将玻璃板从电容器两极板间抽出，电容器极板间的电势差为U2，板间场强变为E2，则（）A．U1＞U2，E1＜E2B．U1＜U2，E1＞E2C．U1＞U2，E1＞E2D．U1＜U2，E1＜E27、根据电容的定义式C＝可知（）A．电容器的电容越大，则电容器所带电量就越多B．电容器的两极板间电势差越大，电容越大C．电容器的电容与其电量成正比，与两板间电势差成反比D．电容器的电容不随带电量及两极板间电势差的变化而变化8、如图，是描述对给定的电容器充电时电量Q、电压U、电容C之间相互关系的图象，其中错误的是（）A．B．C．D．9、下列关于电功的说法中，错误的是（）A．导体内电场力移动电荷所做的功叫做电功B．电流做功的过程，就是电能转化为其他形式的能的过程C．电流做功消耗的能量，由电源提供D．电功就是电能10、有一段电路，电压为U，电流为I，电阻为R，通电时间为t，下列说法正确的是（）A．电流做功W＝UIt，产生的热量Q＝I2Rt，W＝Q总是成立的B．由于I＝，所以W＝t一定成立C．电路中产生的热量Q＝I2Rt＝tD．电流做的功W＝UIt，产生的热量为Q＝I2Rt，有可能W＞Q重做提示B卷二、综合题11、静电的应用已有多种，如静电除尘、静电喷涂、静电植绒、静电复印，它依据的物理原理是让带电的物质微粒在电场力作用下，奔向并吸附到______上．[答案]12、如图所示，S闭合的瞬间和平行板电容器充电稳定后增大两板距离的过程中，对电阻R来说，有无电流通过？如果有，方向怎样？[答案]13、一个平行板电容器，使它每板电量从Q1＝30×10-6C增加到Q2＝36×10-6C时，两极间的电势差从U1＝10V增加到U2=10V，这个电容器的电容多大？如果使两板电势差从10V降为U2′＝6V，则每板需减少多少电量？[答案]14、有三个电阻的阻值及额定功率分别为R1＝10Ω、P1＝10W，R2＝20Ω、P2＝80W，R3＝50Ω、P3＝20W，求三电阻串联时，电路两端允许加的最大电压和通过的最大电流值．[答案]15、电子小产品越来越渗透到现代家庭，如微型电风扇、电动牙刷、微型吸尘器等等．产品的核心部分是其中的直流电动机，设直