高中物理電容器公式有以下幾種:
1. C=Q/U:電容的定義式,電容等于極板電荷量與電勢差的比值。
2. C=εS/4πkd:電容的決定式,電容大小與極板間距離d和正對面積S及電介質(zhì)有關(guān)。
3. Q=CU:帶電量定義式。
4. Q=ΔQ:某兩個位置帶電量的代數(shù)差。
5. εr=εs/4πk(真空介電常數(shù))。
6. εr>1的電容器中放入電介質(zhì)時,介電常數(shù)變小。
此外,高中物理電容器公式還有串聯(lián)總電容、并聯(lián)總電容、平行板電容器等公式。具體可以參考物理教材或相關(guān)資料。
題目:
一個電容器C,兩極板之間的距離為d,兩極板的電勢差為U。求電容器的儲能。
解:
根據(jù)電容器的定義,電容C = εS/d,其中ε是介電常數(shù),S是極板面積。
因此,電容器的儲能W = U2C = εS2/d2。
假設(shè)一個平行板電容器,其中一塊板接地,另一塊板帶電量為Q。電容器兩極板之間的電場強度E = U/d。假設(shè)電容器帶電量不變,那么電場強度E也會保持不變。
根據(jù)高斯定律,電場線在平行板電容器內(nèi)部是垂直的,因此電場線在平行板電容器內(nèi)部是均勻分布的。
因此,電容器內(nèi)部的電場能量密度為:
E = ∫(0->∞) E/r2 dr = U/r
其中r是點到電容器的距離。
因此,電容器內(nèi)部的儲能密度為:
W/V = εS2E/V = εS2U/Vd2
其中V是平行板電容器內(nèi)部的體積。
所以,電容器的儲能W = εS2U/d2V。
這個例子中,假設(shè)平行板電容器內(nèi)部的體積為V = πr2h,其中r是平行板電容器內(nèi)部半徑的一半,h是平行板的高度。那么電容器的儲能W = εS2U/d2πr2h。
這個例子中,ε是空氣的介電常數(shù),S是平行板電容器內(nèi)部的面積,U是兩極板之間的電壓,d是兩極板之間的距離。這個例子中還假設(shè)了平行板的高度和半徑都是已知的。