电磁学静电场的能量和能量密度

1、6-5 6-5 静电场的能量和能量密度静电场的能量和能量密度物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质1CQ22 一一 电容器的电能电容器的电能qCqqUWddd 22e21212CUQUCQW QqqCW0d1UQC + + + + + + + + +- - - - - - - - -EUqd+6-5 6-5 静电场的能量和能量密度静电场的能量和能量密度物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质2二二 静电场的能量静电场的能量 能量密度能量密度2e21CUW 电场空间所存储的能量电场空间所存储的能量 VVVEVw

2、Wd21d2ee电场能量密度电场能量密度EDEw21212e 2)(21EddSSdE2216-5 6-5 静电场的能量和能量密度静电场的能量和能量密度物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质3例例1 如图所示如图所示, ,球形电容器的内、外半径球形电容器的内、外半径分别为分别为R1和和R2 ，所带电荷为，所带电荷为Q若在两球若在两球壳间充以电容率为壳间充以电容率为 的电介质，问此电容器的电介质，问此电容器贮存的电场能量为多少？贮存的电场能量为多少？2R1RQ-Q6-5 6-5 静电场的能量和能量密度静电场的能量和能量密度物理学物理学第五版第五版第六章

3、第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质4解解241rQE 4222e3221rQEwrrQVwWd8dd22ee21RR22eed8drrQWW)11(8212RRQ2R1RrrdQ-Q6-5 6-5 静电场的能量和能量密度静电场的能量和能量密度物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质5)11(8212RRQWeCQW 22e 12124RRRRC（球形电容器）（球形电容器）讨讨 论论 2R12e8RQW（1）（2）（孤立导体球）（孤立导体球）2R1Rrrd6-5 6-5 静电场的能量和能量密度静电场的能量和能量密度物理学物理学第五版第五

4、版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质6 例例2 圆柱形空气电容器圆柱形空气电容器中，空气的击穿场强是中，空气的击穿场强是Eb=3106 Vm-1 ，设导体圆，设导体圆筒的外半径筒的外半径R2= 10-2 m . 在空在空气不被击穿的情况下，长圆气不被击穿的情况下，长圆柱导体的半径柱导体的半径R1 取多大值可取多大值可使电容器存储能量最多？使电容器存储能量最多？l+_+- -1R2R6-5 6-5 静电场的能量和能量密度静电场的能量和能量密度物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质7)(2210RrRrE10maxb 2RE解解1

5、200ln2d221RRrrURRl+_+- -1R2R6-5 6-5 静电场的能量和能量密度静电场的能量和能量密度物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质81202eln421RRUW单位长度的电场能量单位长度的电场能量1b0max2RE10maxb2RE12212b0elnRRREW l+_+- -1R2R120ln2RRU6-5 6-5 静电场的能量和能量密度静电场的能量和能量密度物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质912212b0elnRRREW 0) 1ln2(dd1212b01eRRRERWm