EJU 2018 年第 1 回 物理 第 14 题

考点
电容器、电场中的导体与介质
领域
电磁学
难度
中等
标准答案
①

解析摘要

标准解析

把导体板视为两个串联电容器的公共极板

导体板处于静电平衡时,板内电场为零,因此电势在导体板厚度 dd 内不变;电池的总电压只降落在导体板两侧的两个空隙中。上侧空隙宽度为 d/2d/2,下侧空隙宽度为 3d/23d/2。导体板原先不带电,感应出的两表面电荷量等大、异号,故两空隙中电场强度大小相同,设为 EE。于是

V1=Ed2,V2=E3d2.V_1=E\frac d2,\qquad V_2=E\frac{3d}{2}.

又总电压为 V1+V2=VV_1+V_2=V,即 E⋅2d=VE\cdot2d=V,所以 E=V/(2d)E=V/(2d)。代入可得 V1=V/4V_1=V/4、V2=3V/4V_2=3V/4,从而

V1−V2=−V2.V_1-V_2=-\frac V2.

负号也符合图中的间隙大小:下侧距离较大,承担的电压降应更大。

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