電容器作為儲能器件,在生產(chǎn)生活中有廣泛的應(yīng)用。實(shí)際電容器在外形結(jié)構(gòu)上有多種不同的形式,一個金屬球和一個與它同心的金屬球殼也可以組成一個電容器,叫做球形電容器。如圖1所示,兩極間為真空的球形電容器,其內(nèi)球半徑為R1,外球內(nèi)半徑為R2,其電容C=R1R2k(R2-R1),其中k為靜電力常量。與平行板電容器一樣,當(dāng)該電容器極板所帶電荷量變化時,兩極板間的電勢差也隨之變化。
(1)圖2為該電容器在充電過程中兩極板間的電勢差U隨帶電量q變化的關(guān)系圖像,請類比直線運(yùn)動中由v-t圖像求位移的方法,推導(dǎo)該球形電容器充電電荷量達(dá)到Q時所具有的電勢能Ep的表達(dá)式;
(2)孤立導(dǎo)體也能儲存電荷,也具有電容,可以將孤立導(dǎo)體球看作另一極在無窮遠(yuǎn)的球形電容器。若已知某金屬小球半徑為r,且r遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于地球半徑。
a.請結(jié)合題目信息推導(dǎo)該金屬小球的電容C'的表達(dá)式。
b.若將帶電金屬小球用導(dǎo)線與大地相連,我們就會認(rèn)為小球的電荷量減小為零。請結(jié)合題目信息與所學(xué)知識解釋這一現(xiàn)象。
R
1
R
2
k
(
R
2
-
R
1
)
【考點(diǎn)】電容器的儲能問題;電容定義式的簡單應(yīng)用.
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:303引用:1難度:0.3
把好題分享給你的好友吧~~