五等-電子工程基本電學大意108 年第 22 題單選題
一平行板電容器接到一固定電池,試問下列何者錯誤?
A極板面積愈大,則儲存電荷愈多
B板距愈小,則電場愈強
C極板面積愈小,則電場愈弱正確答案
D板距愈大,則儲存電能愈少
C正確答案
固定電壓下,平行板電容器的電場 E=V/d,只與板距有關,與極板面積無關。
為什麼答案是 C
電場 E=V/d,只與電壓與板距有關,與極板面積無關!面積縮小只會減少電容與電荷,電場強度不變。此為題目要選的錯誤敘述。
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完整詳解
Pro · 無限重點 固定電壓下,平行板電容器的電場 E=V/d,只與板距有關,與極板面積無關。
記住三公式:C=εA/d、Q=CV、E=V/d。固定 V 下,E 只看 d,不看 A。
逐選項分析
A✕
C=εA/d,面積 A 愈大則電容 C 愈大;固定電壓下 Q=CV,故儲存電荷愈多。敘述正確。
B✕
固定電壓 V 下,E=V/d,板距 d 愈小則電場 E 愈強。敘述正確。
C✓ 正確
電場 E=V/d,只與電壓與板距有關,與極板面積無關!面積縮小只會減少電容與電荷,電場強度不變。此為題目要選的錯誤敘述。
D✕
W=½CV²,板距 d 愈大則 C=εA/d 愈小,固定 V 下儲存電能愈少。敘述正確。
平行板電容器核心公式(固定電壓 V)
| 物理量 | 公式 | 與 A 關係 | 與 d 關係 |
|---|
| 電容 C | εA/d | 正比↑ | 反比↓ |
| 電荷 Q | CV=εAV/d | 正比↑ | 反比↓ |
| 電場 E | V/d | 無關 ✗ | 反比↓ |
| 電能 W | ½CV² | 正比↑ | 反比↓ |
最大陷阱是把「電場」和「電容/電荷」混為一談。在固定電壓下,電場 E=V/d 根本不含面積 A,所以極板面積大小完全不影響電場強度。考生容易誤以為「面積變小→電荷變少→電場變弱」,但電荷與電場並非同步變化。