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文档简介
第3节电容电容器,问:给定导体,其容纳电荷的量有无限制?,导体漏电,周围空气被击穿(电离),如何描写不同形状导体容纳电荷的能力呢?,“电容”,答:1.一个给定导体其容纳电荷能力有限,2.不同形状导体容纳电荷能力是不同的,分析:,一、孤立导体的电容,:电容,,SI:C/V=F(法拉),当U=1v时,导体上所容纳的电荷即为电容,比值:,实验指出:当孤立导体带电量增加,电势也随之增加,但电量和电势的比值始终恒定,说明该比值反映了导体的电学自然属性,注:孤立导体的电容既不依赖于所带电量,也不依赖于电势,例:孤立导体球,解:,=,注:电容与导体是否带电无关,与导体几何因素和周围介质有关,(F),二、电容器及电容,(正极板),(负极板),实验与理论证明:,常量,注意:C取决于电容器的形状、大小、相对位置及其间介质,:电容,三、几种典型的电容器,1、平行板电容器,=,=,,,1、加入介质是提高电容的一种方法,2、电容器上通常标注的2个数据,eg:5PF,100v,2、球形电容器,=,=,,,讨论:,固定,,,,=,=,=,3、柱形电容器,=,=,=,=,,,回顾:,:电容,,SI:C/V=F(法拉),比值:,1、孤立导体的电容:,孤立导体的电容与导体几何因素和周围介质有关,2、电容器的电容:,(正极板),(负极板),:电容,电容器电容取决于电容器的形状、大小、相对位置及其间介质,例:求电容。,解:,,,=,=,=,不成立的情况:,I,III,t,II,例:导体球,外包一层电介质,求:电容,解:,=,=,=,+,+,=,=,=,第4节电场的能量,当A已带有电荷,具有电势为u时,,一、带电体系的能量,该系统所具有的电势能,外力不做功,外力开始克服静电力做功,外力克服静电力做功dA,=,搬运同样多的dq,外力做的功dA,在A带电的全部过程中,外力做功为变力做功,此功全部转化为A这个带电体系的能量,例:孤立导体球的静电能,解:,,,=,=,二、电容器的能量,已搬运的电荷,电势差,搬运,过程外力克服电场力,作功,外力克服电场力作功的总和:,电容器的能量,=,=,,,=,=,电容器储能公式,注:任意形状的电容器,其能量均为上式,三、电场的能量,=,=,=,电场能量密度,,,=,带电系统的能量,均匀电场,,非均匀电场,,=,例:孤立导体球电场的能量,解:,=,=,计算带电系统静电能或电场能量的方法:,(1)电容器,,(2)已知,,,=,(3)搬运方法,,例:两个相同R和Q的球面和球体,带电均匀,哪个电能大?,例:平板电容器各参量(真空中)在充入介质时有何变化?,分析两种条件下,为何E会出现不同的结果?,1.当Q不变时,介质被极化,消耗电能,,2.当U不变时,介质被极化,消耗电能,,但电源会提供能量以保持U不变,所以不变,解之得:,U相同:,Q守恒:,解:,例:两相同的电容器,充电后与电源断开,然后在1中充入介质,问如何变化?,假设原来各带电,解之得:,U不变:,Q相等:,解:,例:两相同的电容器,串联与电源相接,然后在1中充入介质,问如何变化?,等值电容,等值电容,(1)提高电容器电容量并联,(2)提高电容器耐压能力串联,耐压能力不变电容提高,耐压能力提高电容减小,电容器的串并联:,四、电荷与外电场的相互作用,外电场,,、,受
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