大学物理 电容器与电场能量PPT课件

1、.,1,孤立导体的电势,孤立导体的电容,Q,u,孤立导体: 附近无其它带电体或导体, 地球离它很远。,一、孤立导体的电容,单位: 法拉 ( F ),微法（ F）、皮法(pF)。,.,2,表明：电容只与导体的几何形状、大小因素和介质有关, 与导体是否带电无关。,例1、求 半径为R 的孤立导体球的电容。,电势为,电容为,R,.,3,通常, 由彼此绝缘相距很近的带有等量异号电荷的两导体构成电容器。,极板A,极板B,使两导体极板带电,两导体极板的电势差,二、电容器及电容,电容,说明：电容大小只取决于极板的形状、大小、相对位置以及极板间介质；反映了电容器容纳电荷的能力和本领。,.,4,云母电容器,.,5

2、,聚脂膜电容器,.,6,电解（氧化膜）电容器,.,7,d,UAB,S,+Q,-Q,(1) 平行板电容器,（1）C与极板面积成正比，与极板间距离成反比。,计算电容一般步骤,（2） 若填充电解质,.,8,(2) 球形电容器,R1,+Q,-Q,R2,a,b,若填充电解质,.,9,(3) 柱形电容器,R1,R2,.,10,例2 平行平板电容器的极板是边长为 的正方形，两板之间的距离 .如两极板的电势差为 ，要使极板上储存 的电荷,边长 应取多大才行.,解,.,11,1. 电容器的串联,令,等效,四、电容器的串并联,.,12,2. 电容器的并联,等效,令,.,13,并联电容器的电容等于各个电容器电容的和

3、,串联电容器总电容的倒数 等于各串联电容倒数之和,当电容器的耐压不够时,常用串联提高耐压能力。使用并联可以提高容量。,电介质的绝缘性能遭到破坏,称为击穿。,有介质后电容增大,电容器所能承受的不被击穿的最大场强叫做击穿场强。,.,14,例3 一平行平板电容器充满两层厚度各为 和 的电介质，它们的相对电容率分别为 和 , 极板面积为 . 求（1）电容器的电容；（2）当极板上的自由电荷面密度的值为 时，介质分界面上极化电荷面密度.,解（1）,.,15,.,16,（2）,.,17,.,电容器两极板间具有能量。,4.7 静 电 能,有关电场能量, 历史上有两种观点: 1.电荷是能量的携带者； 2.电场是

4、能量的携带者。,在电磁波的传播中, 如通讯工程中, 能够充分说明电场是能量的携带者。,电容器放电是能量从电容器到用电器上消耗过程。,以平行板电容器为例,来计算电场能量。,?,.,18,一、电容器储存的静能量,在时间 t 内,外力从 B 板向 A 板迁移了电荷,将 dq 从 B 迁移到 A , 外力需作功,极板上电量从 0 Q 外力作的总功,两极板间的电势差,.,19,忽略边缘效应, 对平行板电容器有,二、电场的能量密度,非均匀电场中,（适用于所有电场）,.,20,1. 电容器所具有的能量与极板间电场 E 有关, 能量与电场存在的空间有关, 电场携带了能量。,2. 能量密度具有普遍性。,.,21,例1 均匀带电的球体，半径为R，带电量为Q 。,R,Q,求: 从球心到无穷远处的电场能量。,解:,取体积元,.,22,例2 一电容器的电容C1=1F,充电电压u1=100V，另一电容器的电容C2=2F,充电电压u2=200V。现把这两个电容并联，且正极板与正极板，负极板与负极板相连接。试计算在并联前两电容器储