为什么平行板电容中,电荷不变,改变距离后,电压会增大,场强不变?我要理解,不要用来推导,上课的时候,老师就用这个来推,也不知道这条公式是怎样得出来的.感觉就像是用结论得出结论一样.

Question

为什么平行板电容中,电荷不变,改变距离后,电压会增大,场强不变?
我要理解,不要用来推导,上课的时候,老师就用这个来推,也不知道这条公式是怎样得出来的.感觉就像是用结论得出结论一样.最好能形象化到微观粒子来解释.另外有关平行板电容器我还有一些不明白的地方,希望能得到解答：1、电容器储存电荷的原理是什么?2、为什么电荷量不变,板间距离增大,电容会变小?空间变大了,不是应该可以储存更多电荷吗?上述问题尽量不要用公式解答,我要知道原理.

Answer 1

其实这是一个非常矛盾的问题,设想把电容器两板距离无限拉远,但保证其电荷不变,这时就出现了问题,因此,本规律应在完全理想的状态下推导的,即电容的所有能量全部集中在两板之间,不向外界扩散,有的这个大胆的理想状态,下面我用能量的观点来解释一下,设想你用手把电容两板距离拉开（缓慢拉开）,你对电容做了功(因为你要克服电容两板之间的电场力做功）,你必然丢失了一点能量,这能量自然传递给电容器了,其能量增大,且全部集中在两板之间,而电压描绘电场能量的量,自然会增加.这种解释如果有点牵强,那么我在用另一种思想解释,根据电场线的定义,电场强度可看作单位面积里电场线的数量,而电场线是一条由正电荷发出到负电荷结束（或扩散到无穷远）的线,有在相当理想的状态下,电容器正极板发出的电场线不会跑出两板之间,因而不会扩散到无穷远,那么其必全部被负极板吸收,因此当两板无论多么远,只要那你还承认那个理想状态还在,那么由正极电荷发出的电场线就会毫发无损的被负极完全吸收,即在两半之间电场线不会损失,即电场强度不会损失,又因为距离变大,故电压变高了（实际上决定电容器电容大小的因素一方面也是这个道理）