一平板电容器始终与端电压一定的电源相联,当电容器两极板间为真空时,电场强度为E_0,电位移为D_0,而当极板间充满相对电容率为varepsilon_r的各向同性均匀电介质时,电场强度为E,电位移为D,则()A. overrightarrow(E)=overrightarrow(E_0)/varepsilon_r,overrightarrow(D)=overrightarrow(D_0)B. overrightarrow(E)=overrightarrow(E_0),overrightarrow(D)=varepsilon_roverrightarrow(D_0)C. overrightarrow(E)=overrightarrow(E_0)/varepsilon_r,overrightarrow(D)=overrightarrow(D_0)/varepsilon_rD. overrightarrow(E)=overrightarrow(E_0),overrightarrow(D)=overrightarrow(D_0)
A. $\overrightarrow{E}=\overrightarrow{E_0}/\varepsilon_r$,$\overrightarrow{D}=\overrightarrow{D_0}$
B. $\overrightarrow{E}=\overrightarrow{E_0}$,$\overrightarrow{D}=\varepsilon_r\overrightarrow{D_0}$
C. $\overrightarrow{E}=\overrightarrow{E_0}/\varepsilon_r$,$\overrightarrow{D}=\overrightarrow{D_0}/\varepsilon_r$
D. $\overrightarrow{E}=\overrightarrow{E_0}$,$\overrightarrow{D}=\overrightarrow{D_0}$
题目解答
答案
解析
本题考查平行板电容器在不同介质情况下电场强度和电位移的变化,解题思路是先根据平行板电容器电容公式和电压不变的条件得出电容变化与介质的关系,再结合电场强度和电位移的定义及公式进行分析计算。
步骤一:分析电容变化
平行板电容器电容公式为$C = \frac{\epsilon S}{d}$,其中$\epsilon$为极板间介质的介电常数,$S$为极板面积,$d$为极板间距。当极板间为真空时,介电常数为$\epsilon_0$,电容为$C_0 = \frac{\epsilon_0 S}{d}$;当极板间充满相对电容率为$\varepsilon_r$的各向同性均匀电介质时,介电常数为$\epsilon = \varepsilon_r\epsilon_0$,电容为$C = \frac{\epsilon S}{d} = \frac{\varepsilon_r\epsilon_0 S}{d} = \varepsilon_rC_0$。
步骤二:分析电场强度变化
由于电容器始终与端电压一定的电源相联,即电压$U$不变。根据电容公式$C = \frac{Q}{U}$,可得$Q = CU$。又因为平行板电容器间电场强度公式为$E = \frac{U}{d}$,其中$U$为极板间电压,$d$为极板间距。由于电压$U$和极板间距$d$都不变,所以电场强度$E = E_0$。
步骤三:分析电位移变化
电位移公式为$D = \epsilon E$。当极板间为真空时,电位移为$D_0 = \epsilon_0 E_0$;当极板间充满相对电容率为$\varepsilon_r$的各向同性均匀电介质时,电位移为$D = \epsilon E = \varepsilon_r\epsilon_0 E_0 = \varepsilon_rD_0$。