Question

如圖所示實驗裝置可用來探究影響平行板電容器電容的因素，其中，電容器左側(cè)極板和靜電計外殼接地，電容器右側(cè)極板與靜電計金屬球相連．
（1）用摩擦過的玻璃棒或橡膠棒接觸

右側(cè)

極板（選填左側(cè)或右側(cè)）使電容器帶電．
①上移其中一極板，可觀察到靜電計指針偏轉(zhuǎn)角

變大

（選填變大，變小或不變）；
②將極扳間距離減小時，可觀察到靜電計指針偏轉(zhuǎn)角

變小

（選填變大，變小或不變）；
③兩板間插入電介質(zhì)時，可觀察到靜電計指針偏轉(zhuǎn)角

變小

（選填變大，變小或不變）．
（2）由以上實驗現(xiàn)象得到的結(jié)論是

電容器的電容與兩板間的距離、正對面積和是否插入電介質(zhì)有關，并且隨距離的增大而減小，隨正對面積的增大而增大，隨電介質(zhì)的插入而增大

?
（3）下列關于實驗中使用靜電計的說法中正確的有

A

A．使用靜電計的目的是觀察電容器電壓的變化情況
B．使用靜電計的目的是測量電容器電量的變化情況
C．靜電計可以用電壓表替代
D．靜電計可以用電流表替代．

Answer 1

分析：本題（1）（2）的關鍵是先由靜電計偏轉(zhuǎn)角的變化情況推知電容器兩板電壓變化情況，再由C=

Q

U

及電量不變推出電容器電容變化情況，從而推知電容器的電容與兩板距離、正對面積以及電介質(zhì)有關．本題（3）的關鍵是明確靜電計與電壓表（或電流表）的區(qū)別，靜電計是一個電容器，當靜電計與電容器兩板相連時，兩板電荷不會中和，而電壓表（或電流表）與電容器相連時，電容器兩板電荷會中和．

解答：解：（1）用摩擦過的玻璃棒或橡膠棒接觸右側(cè)極板，可使電容器帶電，因為若與左側(cè)極板接觸，由于左側(cè)極板接地而使電荷被“中和”，從而不能使電容器帶電．
①電容器充電后兩極板帶電量不變，上移其中一個極板時，發(fā)現(xiàn)電容器偏轉(zhuǎn)角變大．
②電容器充電后兩極板帶電量不變，當極板間距離d減小時，發(fā)現(xiàn)靜電計偏轉(zhuǎn)角變�。� 
③當兩板間插入電介質(zhì)時，發(fā)現(xiàn)靜電計偏轉(zhuǎn)角變�。� 
（2）由上實驗可知：①中由c=

Q

U

可知，Q不變，U變大，所以電容c變小，說明電容c與兩板的正對面積有關且隨正對面積的減小而減��；
②中由c=

Q

U

可知，Q不變，U變小，則電容c變大，說明電容器的電容與電容器兩板間距離有關，隨距離的減小而增大；
③中由c=

Q

U

可知，Q不變U變小，所以電容c變大，說明電容器的電容與電介質(zhì)有關，且插入電介質(zhì)后電容變大．
綜上所述，電容器的電容與兩板間的距離、正對面積和是否插入電介質(zhì)有關，并且隨距離的增大而減小，隨正對面積的增大而增大，隨電介質(zhì)的插入而增大．
（3）A、因為靜電計的偏轉(zhuǎn)角大小與電壓成正比，所以使用靜電計的目的是觀察電容器兩端的電壓的變化情況，A正確．
B、使用靜電計無法直接測量電容器電量的變化，B錯誤．
C、靜電計不能用電壓表代替，因為若是電壓表，當電壓表的兩極與電容器的兩極板連接時，兩板的正負電荷會發(fā)生中和而失去電量，這樣就無法研究電容與什么因素有關了，所以C錯誤．
D、靜電計不能用電流表替代，因為若電容器與電流表相連時，電容器會很快放電完畢并且可能由于瞬時電流太大而燒壞電流表．
故答案為：（1）右側(cè)，①變大，②變小，③變小
（2）電容器的電容與兩板間的距離、正對面積和是否插入電介質(zhì)有關，并且隨距離的增大而減小，隨正對面積的增大而增大，隨電介質(zhì)的插入而增大
（3）A

點評：有關電容器問題要注意：（1）當電容器充電后與電源斷開時電量不變，始終與電源連接時電壓不變；（2）公式C=

Q

U

、E=

U

d

以及C=

∈S   正對

4πkd

的應用．