电容器和电解质.ppt

电容器 和电解质 1 电容器的电容 12 1电容器及其电容 电容 使导体升高单位电势所需的电量 单位 法拉 F 微法拉 F 皮法拉 pF 固有的容电本领 电容只与几何因素和介质有关 典型的电容器 设 电容的计算的一般思路 从定义出发 2 电容器电容的计算 平行板电容器 已知 S d 0 设A B分别带电 q q A B间场强分布 电势差 由定义 讨论 球形电容器 已知 设 q q 场强分布 电势差 由定义 圆柱形电容器 已知 设 场强分布 电势差 由定义 例平行无限长直导线已知 a d d a求 单位长度导线间的C 解 设 场强分布 导线间电势差 电容 孤立导体的电容 孤立导体 附近没有其他导体和带电体 孤立导体的电容 孤立导体球的电容C 4 0R 半径为R的孤立带电导体球的电势 三 有介质时的电容器的电容 自由电荷 有介质时 电容率 相对介电常数 将真空电容器充满某种电介质 电介质的电容率 介电常数 平行板电容器 同心球型电容器 同轴圆柱型电容器 三 电容器的串并联 串联等效电容 并联等效电容 串联电量相等 并联电压相等 一 无极分子及有极分子 无极分子 分子正负电荷中心重合 甲烷分子 12 4电介质及其极化 水分子 有极分子 分子正负电荷中心不重合 1 无极分子的位移极化 无外电场时 分子正负电荷中心重合 介质不带电 二 介质的极化 无外电场时 由于无极分子正负电荷中心重合 介质任何部分都不出现净电荷 无外电场时 由于无极分子正负电荷中心重合 介质任何部分都不出现净电荷 加上外电场后 正负电荷中心分开在介质左右的两个端面上出现极化电荷层 E 外 加上外电场后 正负电荷中心分开在介质左右的两个端面上出现极化电荷层 无外电场时 由于无极分子正负电荷中心重合 介质任何部分都不出现净电荷 2 有极分子的转向极化 在此力矩作用下 使电矩方向转向和外电场方向一致 有极分子的电偶极矩在外电场中要受到一力矩作用 2 有极分子的转向极化 在此力矩作用下 使电矩方向转向和外电场方向一致 有极分子的电偶极矩在外电场中要受到一力矩作用 无外电场时 有极分子电矩取向不同 整个介质不带电 加上外电场后 电矩受力矩作用而发生转向 无外电场时 有极分子电矩取向不同 整个介质不带电 加上外电场后 电矩受力矩作用而发生转向 在介质左右两端面上出现极化电荷 电介质的击穿 电压太大 正负电荷分离 形成自由移动的电荷 介电质的绝缘性被破坏 三 电极化强度 实验指出 击穿场强 所能承受的不被击穿的最大场强 四 有电介质时的高斯定理 电位移矢量 真空中 介质中 介质中的高斯定理 通过任意闭合曲面的电位移通量 等于该闭合曲面所包围的自由电荷的代数和 电位移线 大小 线 线 3 求此电容器之电容 练习 一平行板电容器 其中填充了一层介质 尺寸如图 介质的相对介电常数为 U U A B d l E A C 1 d l E C B 2 例3已知平板式电容器的的板面积为S 板距为d 两板中充有相对介电常数分别为 r1 r2 求此电容器的电容 方法一 12 6和12 7电容器和电场的能量 1 电容器的能量 K 电容器带电时具有能量 实验如下 将K倒向a端 电容充电 再将K到向b端 灯泡发出一次强的闪光 能量从哪里来 电容器释放 当电容器带有电量Q 相应的电压为U时 所具有的能量W 14 利用放电时电场力作功来计算 放电到某t时刻 极板还剩电荷q 极板的电位差 将 dq 的正电荷从正极板 负极板 电场力作功为 即电容器带有电量Q时具有的能量 可见 C也标志电容器储能的本领 这些能量存在何处 2 电场的能量 以平行板电容器为例 能量储存在电场中 1 电场能量密度 单位体积内所储存电场能量 2 电场能量 任何带电系统的电场中所储存的总能量为 V 电场占据