EJU 2014 年第 1 回 物理 第 15 题

考点
电容器
领域
电磁学
难度
中等
标准答案
④

解析摘要

标准解析

区分断开后的定电荷与接通后的定电压

关键不在于只记住某一个能量公式,而在于识别每个阶段电容器与电池的连接状态。设真空时电容为 C0C_0,电池电压为 VV。

  1. 断开后插入介质:电荷保持不变

    图1中电容器充电充分后,极板电荷为 Q=C0VQ=C_0V。图2断开开关后,电容器的一端不再通过外电路与电池连通;插入介质时没有电荷经外电路进出,所以 QQ 不变。介质充满极板间后,电容变为

    C=εε0C0C=\frac{\varepsilon}{\varepsilon_0}C_0

    。

    定电荷条件下用 U=Q2/(2C)U=Q^2/(2C),故

    U1=Q22C=ε0ε⋅12C0V2U_1=\frac{Q^2}{2C}=\frac{\varepsilon_0}{\varepsilon}\cdot\frac12C_0V^2

    。

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