题目
在平行板电容器法中,若电容为C,真空电容为C_0,则该介质的相对介电常数varepsilon_r为( )。A. (C+C_0)/C_0B. C_0/CC. (C-C_0)/C_0D. C/C_0
在平行板电容器法中,若电容为$C$,真空电容为$C_0$,则该介质的相对介电常数$\varepsilon_r$为( )。
A. $(C+C_0)/C_0$
B. $C_0/C$
C. $(C-C_0)/C_0$
D. $C/C_0$
题目解答
答案
D. $C/C_0$
解析
本题考查平行板电容器电容公式以及相对介电常数的概念。解题思路是先明确平行板电容器在真空和填入介质时的电容公式,再通过这两个公式推导出相对介电常数与电容、真空电容之间的关系,最后据此分析各个选项。
- 首先明确平行板电容器在真空中的电容公式:
- 平行板电容器在真空中的电容$C_0$的计算公式为$C_0 = \varepsilon_0\frac{S}{d}$,其中$\varepsilon_0$是真空介电常数,$S$是极板面积,$d$是极板间距。
- 然后看平行板电容器填入介质后的电容公式:
- 当平行板电容器中填入相对介电常数为$\varepsilon_r$的介质后,电容$C$的计算公式变为$C = \varepsilon_r\varepsilon_0\frac{S}{d}$。
- 又因为$C_0 = \varepsilon_0\frac{S}{d}$,所以$C = \varepsilon_rC_0$。
- 接着推导相对介电常数$\varepsilon_r$的表达式:
- 由$C = \varepsilon_rC_0$,两边同时除以$C_0$,可得$\varepsilon_r=\frac{C}{C_0}$。
- 最后分析各个选项:
- 选项A:$\frac{C + C_0}{C_0}=\frac{C}{C_0}+1=\varepsilon_r + 1$,不符合相对介电常数的定义,所以A选项错误。
- 选项B:$\frac{C_0}{C}=\frac{1}{\frac{C}{C_0}}=\frac{1}{\varepsilon_r}$,不是相对介电常数,所以B选项错误。
- 选项C:$\frac{C - C_0}{C_0}=\frac{C}{C_0}-1=\varepsilon_r - 1$,不是相对介电常数,所以C选项错误。
- 选项D:$\frac{C}{C_0}=\varepsilon_r$,符合相对介电常数的定义,所以D选项正确。