大学物理ii-9电学6电容器电场能量-课堂改.ppt

1,2,3,一.孤立导体的电容,孤立导体的电容,孤立导体球,电容：导体储存电荷能力的度量。需要电介质。,二、电容器及其电容,电容器的电容,9.7 静电场的能量,4,若根据国际单位制，若一电容器两极施加一伏特的电压，其储存电荷量为一库仑，则此电容器的电容量为一法拉（F）。法拉是相当大的单位，在实际应用中，电容器的电容量一般常以毫法拉（mF,1mF=10-3F）、微法拉（F,1F=10-6F）、纳法拉（nF,1nF=10-9F）或皮法拉（pF,1pF=10-12F）表示。,5,三、电容器电容的计算,（一）计算电容器电容的一般方法：,*令电容器的两极板带等值异号的电荷Q;,*求出两极板之间的电场强度;,*计算两极板间的电势差UAB;,*由电容的定义 C=q/UAB 求得电容。,6,1.平行板电容器,已知：,（二）几种常见电容器的电容,7,2.圆柱形电容器,已知：,设,场强分布,8,3.球形电容器,已知,9,平行板电容器的电容为,柱形电容器的电容,球形电容器的电容,设真空电容器的电容为C0,则电介质电容器的电容:,C=rC0,10,四.电容器的串并联,1.串联,特点：等效电容降低，电容组的耐压提高。,11,2.并联,耐压值为各电容的最小耐压值,特点：等效电容提高。,12,电容器的电能,设任意时刻极板上的电荷为q,两极板间的电势差为U,则有：,考虑此时将 dq 的电荷从负极板移到正极板，电源所做的功为,充电完毕后，电源所做的总功为：,五、带电电容器的能量,13,电场能量密度,六、电场的能量和能量密度,对平行板电容器,14,非均匀电场的能量计算要用积分的办法,dV,15,例、求半径为R、带电量为Q的导体球球外的静电能。,解：,或,16,例、求场强、电位移及电容,解：,两极板间的电势差为：,17,求：,设,铜板内：,铜板外：,解：,18,19,变为：,W 1和W 2：抽出铜板前后电容器的能量。,20,例（）将平行板电容器的两极板接上电源以维持其间电压不变。用相对介电常数为r的均匀电介质填满极板间，极板上的电量、场强、能量的变化？（2）若充电后切断电源，然后再填满介质，情况又如何？,答：（1）由于C增大r 倍，所以QCU也增大r 倍。由EU/可知，E不变。能量增大r 倍。,（2）Q不变，C增大r 倍,U减小至原来的 1/r，所以E也减小至原来的1/r。能量也减小至原来的1/r。,讨论不断电、断电各种情况下E、U、Q、W的变化,21,22,