Question

一平行板電容器充電后與電源斷開，正極板接地，在兩極板間有一負電荷（電量很小，不影響電場分布）固定在P點，如圖所示，U表示電容器的電壓，E_P表示負電荷在P點的電勢能，若保持正極板不動，將負極板從虛線所示的位置上移到如圖實線位置，則U

 

（填變大、變小或者不變），E_P

 

（填變大、變小或者不變）．

Answer 1

分析：平行板電容器充電后與電源斷開后，電量不變．將正極板移到圖中虛線所示的位置時，d減小，先分析電容的變化，再確定兩極板電壓的變化，電場強度的變化，以及P點的電勢變化，確定P點電勢能的變化．

解答：解：平行板電容器充電后與電源斷開后，電量不變．將負極板從虛線所示的位置上移到如圖實線位置時，d增大，根據(jù)C=

?S

4πkd

知，電容減小，根據(jù)U=

Q

C

，則板間電壓U變大．
由E=

U

d

=

Q

Cd

=

4πkQ

?S

，?、S、Q不變，可知E與d無關(guān)，所以板間場強E不變．由U=Ed知，P與正極板間的距離不變，則P點與正極板間的電勢差不變，P點的電勢不變，負電荷在P點的電勢能不變．
故答案為：變大；不變

點評：本題是電容器動態(tài)變化分析問題，是電容的兩個公式：C=

Q

U

，C=

?S

4πkd

的綜合應(yīng)用，關(guān)鍵要熟練推導出板間場強表達式：E=

4πkQ

?S

．