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电容器和静电能sx204.ppt

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电容器:由两个用电介质隔开的金属导体组成,用以储藏电荷或电能的装置。,平板电容器,柱形电容器,球形电容器,三种常见的电容器,9.5.3 电容器和它的电容,电容器的电容,(1) 平板电容器的电容,两极板间均匀电场的场强,(两极板间为真空),两极板间填充电介质:,单位:法拉F,平行板电容器充电后仍与电源连接,然后将其板间充满相对电容率为 的均匀电介质,则极板上的电荷量为原来几倍,电场为原来几倍?,,#1b0505004c,电量为原来的r倍 电量为原来的 倍 电量不变 电场为原来的r 倍 电场为原来的 倍 电场不变,平行板电容器充电后断开电源,然后将其板间充满相对电容率为 的均匀电介质,则极板上的电荷量为原来几倍,电场为原来几倍?,,#1b0505004d,电量为原来的r倍 电量为原来的 倍 电量不变 电场为原来的r 倍 电场为原来的 倍 电场不变,(2)柱形电容器的电容,真空: 电介质:,(3)球形电容器的电容,真空: 电介质:,电容器的串并联,(1)串联:,(2)并联:,几个电容器的电压相同,几个电容器的电量相同,规律与电阻并联规律相同,规律与电阻串联规律相同,电容器的主要性能指标,电容值 耐压值,电容器的两极间的电压超高,则电介质会因为不能承受强电场而被击穿导电,电容器成为导体.,平板电容器两带等量异号电,+σ0,-σ0插入两块均匀电介质ε1 , ε2 。若,很难计算电容,以上都不对,,#1a0505005a,则该电容器的电容可表达为:,平板电容器两带等量异号电,+σ0,-σ0插入半块均匀电介质ε,,#1a0505005b,很难计算电容,以上都不对,,则该电容器的电容可表达为:,#1a0505005c,以上都不对,三个同样的金属板A,B,C平行放置,面积都S,A和B相距4 cm,A和C相距2.0 cm,B和C都接地,如图所示,则该系统的电容。,电容器充放电的过程是能量从电源到使用电器(如灯炮)上消耗的过程.,,,,,充电,放电,,,-dq,电容器放电过程中,电量-dq (-dqo)在电场力的作用下,,从正极板到负极板,这微小过程中电场力作功为:,9.5.4 电容器的能量,电荷是能量的携带者。,两种观点:,电场是能量的携带者。,这在静电场中难以有令人信服的理由,在电磁波的传播中,如通讯工程中能充分说明场才是能量的携带者.,储存在电容器中的静电能量为:,当电容器从q=Q开始放电到q=0时,电场力作功为:,电场是能量的携带者,以平板电容器为例:,电场能量的体密度:,,,——是普适的,总电场能:,平行板电容器充电后与电源断开,然后将其板间充满相对电容率为 的均匀电介质,则极板电荷,电容C、电压U电场能量W与充电介质前相比较,其变化情况为,,A. Q↓、 C↓、U↑、W↑ B. Q不变、 C↑、U↓、W↓ C. Q ↑ 、 C↑、U↑、W↑ D. Q不变、 C↓、U↓、W↓ E.以上都不对,#1a0505004a,平行板电容器充电后仍与电源连接,然后将其板间充满相对电容率为 的均匀电介质,则电容C、电压U电场能量W与充电介质前相比较,其变化情况为,,#1a0505004b,A. U↓、 C↓、Q ↓ 、W↑ B. U不变、 C ↓ 、Q↓、W↓ C. U↑ 、 C↑、Q↑、W↑ D. U不变、 C ↑ 、Q ↑ 、W ↑ E.以上都不对,真空中有一均匀带电球体和一均匀带电球面,如果它的半径和所带的电量都相等,则它们的静电能之间的关系是:,A. 球体的静电能等于球面的静电能 B. 球体的静电能大于球面的静电能 C. 球体的静电能小于球面的静电能 D. 无法比较,#1a0504014a,例 计算均匀带电导体球面的静电能, 已知球面半径为R,总带电量为Q,球外为真空,解一:,均匀带电导体球面的静电能, 储存在球面上电荷激发电场中,也就是电场能,,,,解二:,均匀带电球面场强分布,,场强分布具有球对称性,例:一个导体球半径为R,带电量为Q,试利用 电场能量公式求此带电球的静电能。,,,解:,,例:求充满均匀电介质的球形电容器的能量。,解:设带电量为Q,先求D,分别用电容器储能和电场能量计算球形电容器的电场能量.,(1)用电容器储能计算球形电容器的电场能量.,(2)用电场能量计算球形电容器的电场能量.,例:一平板电容器的极板面积为S,间距为d,用电源充电后,现极板上带电分别为+Q,-Q。断开电源后,再把两极板的距离拉开到2d, 求:(1) 外力克服两极板相互吸引力所作的功; (2)两极板之间的相互吸引力。,解:,(1). 两极板的间距为d和2d时,平行板电容器的电容分别为:,当两极板带电为+Q和-Q时所储的电能分别为:,在拉开极板后,电容器中电场能量的增量为:,按功能原理,这一增量应等于外力所作的功,即:,(2)设两极板间的相
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