用形象思維對平行板電容器的動態(tài)分析

高中物理較之初中物理在對學生的理解及其應用上有更高的要求，因此學生的學習方法不恰當，導致學生對物理產生了恐懼。高中物理重在理解，只有在理解的基礎上，才能對知識更好的應用。形象思維就是從學生對已知事物的理解入手，使學生能夠明白、能夠理解其原理，從而對知識更好的應用。本文就針對平板電容器的動態(tài)分析進行闡述，讓學生更好的掌握本節(jié)知識。

本文的方法也有它的局限性，因為是電容器的動態(tài)分析，只是定性分析，沒有定量計算，因此只適應選擇題，在計算題的計算中還需要相應的計算知識。

電容器中的動態(tài)分析，我們經常與電場力聯(lián)系，因此判斷電場強度E的改變是我們的重點。另外電勢φ和電勢差U的改變也是我們的重點，判斷標準為帶電粒子與零電勢的距離和場強的變化，由UAB=Ed=φA-φB決定。

針對平行板電容器的動態(tài)分析，從以下幾方面入手：

一、電容器充電后與電源斷開（電容器極板的電荷量不變，即Q不變）

（1）d不變

形象比喻：Q不變，電荷的個數(shù)不變，產生的電場線條數(shù)不變。距離d不變，當正對面積減小，相當于把電荷只能擠到更小的地方，因此密度增大（電場線的疏密表示電場強度的大?。?，電場強度增大（如下圖所示）

（2）S不變

形象比喻：Q不變，電荷的個數(shù)不變，產生的電場線條數(shù)不變。正對面積S不變，當距離d增大，電荷的分布空間不變，因此密度不變，電場強度不變（如下圖所示）

二、充電后保持與電源相連（電容器極板的電壓不變，即U不變）

（1）d不變S↓→E不變→F不變→Q↓

形象比喻：距離的改變，可以看作電荷的距離改變而引起電荷間的引力改變。d減小，引力增大，電荷分布變密，電場線變密；反之亦然。S改變，引力不變，電荷疏密不變，電場線密度不變。U不變，電荷可以通過導線得到或失去，產生的電場線條數(shù)也發(fā)生改變。距離d不變表示電荷間的引力不變，當正對面積減小，相當于把電荷擠到電源上，不需要緊挨，因此密度不變（電場線的疏密表示電場強度的大?。?，電場強度不變（如下圖所示）（面積減小引起電荷的丟失）

（2）S不變 d↑→E↓→F↓→Q↓

形象比喻：U不變，電荷可以沿著電線得到或失去，產生的電場線條數(shù)也發(fā)生改變。距離S不變，當距離d增大，相當于把電荷間的引力減小，導致電荷失去，因此密度減?。妶鼍€的疏密表示電場強度的大小），電場強度減?。ㄈ缦聢D所示）（距離增大引起電荷之間的引力減小，導致電荷的丟失）

三、電容器中插入電解質或導體等效為電容器的距離減小

四、電容的改變

電容的改變由決定，C與正對面積S成正比、與距離d成反比和插入的電解質ε成正比

例題1、（2001春季高考物理北京內蒙安徽卷）一平行板電容器，兩板之間的距離d和兩板面積S都可以調節(jié)，電容器兩板與電池相連接。以Q表示電容器的電量，E表示兩極板間的電場強度，則

A.當d增大、S不變時，Q減小、E減小

B.當S增大、d不變時，Q增大、E增大

C.當d減小、S增大時，Q增大、E增大

D.當S減小、d減小時，Q不變、E不變

分析：電容器兩板與電池連接，表示極板兩端的電壓U不變。根據結論，S不變，d增大，引力減小，電荷丟失，所以Q減小，所以A選項正確；電場線條數(shù)減少，電場線密度減小，所以E減小。B選項中d不變，電荷的引力不變，電場線密度不變，E不變，S變大，Q增大，所以B選項錯誤；d減小，電場線變密，E增大，S再變大，Q增大，所以C正確；當S減小，相當于空間減小，d減小，電場線變密，一增一減，無法確定Q如何變化，但E是變大，因此D錯誤。

答案：AC

例題2：（2003夏季高考廣東卷）兩塊大小、形狀完全相同的金屬平板平行放置，構成一平行板電容器，與它相連接的電路如圖所示，接通開關K，電源即給電容器充電。

A.保持K接通，減小兩極板間的距離，則兩極板間電場的電場強度減小

B.保持K接通，在兩極板間插入一塊介質，則極板上的電量增大

C.斷開K，減小兩極板間的距離，則兩極板間的電勢差減小

D.斷開K，在兩極板間插入一塊介質，則兩極板間的電勢差增大

解析：保持K接通，表示電勢差U不變，減小兩板間的距離和在兩板間插入一塊介質都是減小距離d。距離減小，引力增大，板上的電荷量增大，電場線變密，電場強度增大，因此A錯B對；斷開K，表示電荷量Q不變，同樣是減小兩板間的距離d，電荷量的密度不變，因此電場線的密度不變，電場強度E不變，電勢差U減小，所以C對D錯。

答案：BC

總之，在高中的物理教學中，我們要不斷探索新的思考方式，讓學生對比較難理解的知識更容易接受。在此也給學生提供一種思考的方式，讓學生在學習中頁不斷探索更好的學習方法，最終把高中物理知識掌握的更好。