電容器的兩種工作狀態

李萍

平行板電容器的動態分析是高中物理的常見問題，處理此類問題，首先要明確電容器的兩種工作狀態：

①電容器保持與電源連接，則電容器兩極板間電壓U不變；

②電容器先充電，后與電源斷開，則電容器所帶電荷量Q不變。

例1 如圖2所示，將平行板電容器與電池兩端相連，兩極板間的帶電塵埃恰好處于靜止狀態。若將上板緩慢地下移一些，其他條件不變，則（ ）

A.電容器內的電場強度不變，塵埃仍靜止

B.電場強度變大，塵埃將向上做加速運動

C.電流計G中將有電流，方向是a→b

D.電容器所帶的電荷量增加

解析 平行板電容器保持與電源連接，兩極板間電壓U不變。將上板緩慢地下移一些，即板間距離d減小。

二、電容器所帶電荷量Q不變

如圖1所示，先將開關S與a連接，然后斷開開關，則電容器所帶電荷量Q不變。（注意：若先將開關S與a連接，然后與b連接，則電容器放電。）

由上式可知，E與d無關，所以電容器兩極板間電場強度E不變。

其實，當Q不變時，電容器兩極板間電場強度E的變化情況也可定性分析。

①僅改變電容器兩極板間的正對面積S，則當S增大時，兩極板上的電荷密度變小，兩極板間電場線變疏，所以E減小；反之，當S減小時，兩極板上的電荷密度變大，兩極板間電場線變密，所以E增大。

②僅改變電容器兩極板間的距離d，則兩極板上的電荷分布不改變，兩極板間電場線的疏密程度不改變，所以E不變。

例2 如圖3所示，一平行板電容器充電后與電源斷開，負極板接地，在兩極板間有一正電荷（電荷量很小）固定在P點。以E表示兩極板間的場強，U表示電容器的電壓，E_p表示正電荷在P點的電勢能。若保持負極板不動，將正極板移到圖中虛線所示位置，則（ ）

A.U變小，E_p不變

B.E變大，E_p不變

C.U變小，E_p變小

D.E不變，E_p變小

解析 平行板電容器充電后與電源斷開，電荷量Q不變。endprint