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大学物理 电容 电容器和电场能量.ppt

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1,一 孤立导体的电容,电容的大小与导体的尺寸和形状有关,与q和U无关.,,单位,C为孤立导体的电容.,电容的物理意义:使导体升高单位电势所需的电量,反映了导体储存电荷和电能的能力。,§5.5 电容 电容器,2,二 电容器及其电容,把导体壳B与其腔内的导体A所 组成的导体系称为电容器。,组成电容器的两导体如A、B叫电容器的极板。,电容器的电容C与两导体的尺寸、形状及其相对位置有关,其电容为,实际应用中的电容器,只要求从一个极板发出的电力线 都终止于另一个极板上。,3,1.圆柱形电容器. 如图所示,圆柱形电容器是由半径分别为 和 的两同轴圆柱面 A 和 B 所构成,且圆柱体的长度 l 远大于半径之差. 两导体之间充满介电常数为 的电介质. 求此圆柱形电容器的电容.,电容器电容的计算,4,(4)电容,(2),解:,(3),5,(2)两带电平板间的电场强度,解(1)设两导体板分别带电,(3)两带电平板间的电势差,(4)平板电容器电容,2.平板电容器. 在真空中,平板电容器由两个彼此靠得很近的平行极板A、B 所组成,两极板的面积均为S,两极板间距离为d. 且 ,求此平板电容器的电容.,6,1.电容器的串联,各电容器都带有相同的电量q,三 电容器的联接,7,2.电容器的并联,各电容器上的电压相同,8,例8.15 一平行板电容器的极板面积为S,板间距离d,电势差为U.两极板间平行放置一层厚度为t,介电常数为 的电介质.试求:(1)极板上的电量Q; (2)电容器的电容.,解:如图,作柱形高斯面,Q是正极板上的电量,待求.,9,在真空间隙中,在介质中,由于电介质插入,电容增大了,10,把一个带电体带电Q的过程设想为不断地把dq从无穷远处搬移到带电体上的过程,则,外力克服电场力做功为:,一 带电系统的能量,§5.6 电场的能量,带电体增加的能量为:,11,或,所以带电体从不带电到带有电量Q的过程中积蓄的能量为,12,二 电场能量,电场能量体密度的公式适用于任何电场.,考虑一个理想平行板电容器,它的极板面积为S,极板间 电场占空间体积V=Sd,极板自由电荷为Q,板间电压为U,13,在真空中,14,例8.17 计算均匀带电球体的静电能.球的半径为R,带电量为Q.为简单起见,设球内、外介质的介电常数均为 .,解 直接计算定域在电场中的能量.,E沿着球的半径方向,大小为,15,得静电场能量,16,例2 如图所示,球形电容器的内、外半径分别为 和 ,所带电荷为 .若在两球壳间充介电常数 的电介质,问此电容器贮存的电场能量为多少?,解:,
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