题目
一空气平行板电容器的两极板带电分别为+q、-q,极板面积S,间距d。若在其间平行地插入一块与极板面积相同的金属板,厚度为t(tA. 板间场强大小q/(ε0S),电容(ε0S)/d-tB. 板间场强大小q/(ε0S),电容(ε0S)/dC. 板间场强大小q/(ε0S),电容(ε0S)/tD. 其他几项判断都不对
一空气平行板电容器的两极板带电分别为+q、-q,极板面积S,间距d。若在其间平行地插入一块与极板面积相同的金属板,厚度为t(t
A. 板间场强大小q/(ε0S),电容(ε0S)/d-t
B. 板间场强大小q/(ε0S),电容(ε0S)/d
C. 板间场强大小q/(ε0S),电容(ε0S)/t
D. 其他几项判断都不对
题目解答
答案
A. 板间场强大小q/(ε0S),电容(ε0S)/d-t
解析
本题考查平行板电容器的电容变化及板间场强的计算。关键点在于理解插入金属板后电容器结构的变化:
- 金属板的作用:插入与极板面积相同的金属板后,金属板被极化,其内部电场为零,电场仅存在于金属板两侧的空气间隙中。
- 电容变化:有效极板间距变为原间距减去金属板厚度($d-t$),导致电容增大。
- 场强不变:电容器带电量固定时,场强由极板电荷面密度决定,与极板间距无关。
场强分析
- 原电容器场强公式为 $E = \frac{\sigma}{\varepsilon_0} = \frac{q}{\varepsilon_0 S}$。
- 插入金属板后,电荷重新分布,但极板电荷面密度 $\sigma = \frac{q}{S}$ 保持不变,因此场强仍为 $\frac{q}{\varepsilon_0 S}$。
电容分析
- 原电容为 $C = \frac{\varepsilon_0 S}{d}$。
- 插入金属板后,有效间距变为 $d-t$,新电容为 $C' = \frac{\varepsilon_0 S}{d-t}$。
选项判断
- 选项A:场强正确,电容正确。
- 选项B:场强正确,但电容未考虑金属板的影响,错误。
- 选项C:场强错误(与间距无关),电容错误(分母应为 $d-t$)。
- 选项D:因选项A正确,故错误。