改变极板之间的间隙会改变电容器电压吗?


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考虑其具有的长度理想电容器其板之间。电容器端子断开;它们没有连接到任何有限值阻抗。容量为C 1,初始电压为V 11C1V1

如果我们使板之间的间隙发生了电容器电压什么2=21而不改变在板上的电荷量?


我对此的想法:

增大间隙将减小电容。

C2=C12

由于电荷量不变,因此新的电容器电压为

V2=QC2=QC12=2QC1=2V1.

这是真的?我们可以仅通过移动电容器极板来改变电容器电压吗?例如,假设我穿着塑料鞋,并且身上有一些电荷。由于我的身体和地面都充当电容器极板,因此自然会产生静电电压。现在,如果我爬上完美的绝缘体建筑(例如枯树),我身上的静电电压会增加吗?


在量子物理学领域,情况变得越来越糟。请查看[ en.wikipedia.org/wiki/Casimir_effect](卡斯米尔效应)
卡尔·

Answers:


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Wimshurst机的工作原理是这一进程。

它将电荷放在彼此靠近的板上,然后将板分开以产生高电压。

当我在学校的时候,在20世纪70年代,一个孩子用碟片的PCB材料和留声机的针来制作初始电荷。“工作”是由电动机完成的。根据它产生的火花的长度,我认为它产生的电压超过200,000V。

他的父亲接手了这项工作,在那里他们设计了电话,并用它测试了早期的电子电话。


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是的,电压升高。似乎我们大多数人都在学校中学到了这一点。我的物理学教授使用可移动板和非常灵敏(实际上是非常高阻抗)的电压表进行了设置。随着板被拉开,电压上升。

这来自于元素公式Q = CV。将板拉开可降低电容。电荷没有流到任何地方,因此电压必须上升。这看起来似乎违反直觉,但是板上的电荷希望相互吸引,因此您需要通过将它们拉开来进行工作。

如果您有一个带有FET输入的电压表(或示波器,如果您很幸运的话),则可以重现上述实验。将负极引线接地,并握住另一根引线。如果您的鞋子不导电,并且没有连接任何ESD皮带,则应该可以通过抬起和放下脚来使仪表偏斜。顺便说一下,摩擦地毯会产生电荷,而脚踩起来然后离开会导致这些静电荷上升到如此高的电压水平。

实际上,这是驻极体电容麦克风的工作方式。随着振动膜片的振动,其与固定板之间的电容发生变化,电压也随之变化。


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电压肯定会增加。

Q = C * U

由于您通过增加间隙来减少C但Q保持不变,因此U会增加。

在学校时,我不想相信这一点,所以我的技术人员带着高压电源,板,电缆,隔离器和检流计将我送到了实验室。我已经测试过了,这是真的!电压随着间隙的增加而增加。


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AE=QϵAxV(x)=Qxϵ一种

因此,距离加倍将使电压加倍。

X


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众所周知,电容器由两个平行的金属板组成。面积为A的两个极板之间的电势(间隔距离d)以及电荷+ Q和-Q表示为

ΔV=dε0一种

因此,电位差与间隔距离成正比。


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没错 您可能会注意到,尽管保留了电荷,但分离极板后存储在电容器中的能量却增加了:

Ë1=12C1V12
Ë2=12C2V22=12C122V12=C1V12=2Ë1
这些多余的能量来自机械工作,而机械工作则需要克服静电将板固定在一起而使其分开。

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在未连接极板的情况下,场景和公式表明,对于距离2l,您将需要两倍的电压来极化相同量的电荷。


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通过包含您提到的公式可以改善此答案。
2014年

“两极分化”是不正确的技术或科学术语。您不能极化电荷,只能极化物体。
洛伦佐·多纳提
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