高中物理电容器公式有以下几种:
1. C=Q/U:电容的定义式,电容等于极板电荷量与电势差的比值。
2. C=εS/4πkd:电容的决定式,电容大小与极板间距离d和正对面积S及电介质有关。
3. Q=CU:带电量定义式。
4. Q=ΔQ:某两个位置带电量的代数差。
5. εr=εs/4πk(真空介电常数)。
6. εr>1的电容器中放入电介质时,介电常数变小。
此外,高中物理电容器公式还有串联总电容、并联总电容、平行板电容器等公式。具体可以参考物理教材或相关资料。
题目:
一个电容器C,两极板之间的距离为d,两极板的电势差为U。求电容器的储能。
解:
根据电容器的定义,电容C = εS/d,其中ε是介电常数,S是极板面积。
因此,电容器的储能W = U²C = εS²/d²。
假设一个平行板电容器,其中一块板接地,另一块板带电量为Q。电容器两极板之间的电场强度E = U/d。假设电容器带电量不变,那么电场强度E也会保持不变。
根据高斯定律,电场线在平行板电容器内部是垂直的,因此电场线在平行板电容器内部是均匀分布的。
因此,电容器内部的电场能量密度为:
E = ∫(0->∞) E/r² dr = U/r
其中r是点到电容器的距离。
因此,电容器内部的储能密度为:
W/V = εS²E/V = εS²U/Vd²
其中V是平行板电容器内部的体积。
所以,电容器的储能W = εS²U/d²V。
这个例子中,假设平行板电容器内部的体积为V = πr²h,其中r是平行板电容器内部半径的一半,h是平行板的高度。那么电容器的储能W = εS²U/d²πr²h。
这个例子中,ε是空气的介电常数,S是平行板电容器内部的面积,U是两极板之间的电压,d是两极板之间的距离。这个例子中还假设了平行板的高度和半径都是已知的。