大学物理电磁学部分电容.ppt

1,电 容,2,3,1.孤立导体的电容,孤立导体：导体周围无其它导体或带电体的导体。,U,理论和实验表明，孤立导体的电势U与其带电量q成正比：,定义：孤立导体的电容:,孤立导体电容只与导体的大小、几何形状有关，与电量、电势无关。它反映了孤立导体的性质。,物理含义：导体升高单位电势所需的电量。,电容是反映孤立导体贮存电荷能力大小的物理量。,单位：法拉，F,1F=106 F=1012 pF,4,2.电容器的电容,对非孤立导体A，它还要受到周围其它导体或带电体的影响，电势不再简单地与所带电量成正比。,解决办法利用静电屏蔽的原理，用导体空腔B把导体A屏蔽起来。,腔内电场仅由导体A所带电量qA以及A的表面和B的内表面的形状决定，与外界情况无关。,A、B之间的电势差（UAUB）与qA成正比。,电容器-由导体及包围它的导体壳所组成的导体系。,定义：电容器的电容:,孤立导体的电容就是导体与无穷远处导体壳间的电容。,5,电容器的电容只与电容器的大小、形状、电介质有关，而与电量、电压无关。,3.电容的计算方法,例1：球形电容器,解：设A球带电量为 q，,板间场强为：,极板间的电势差:,由电容定义:,当 时:,孤立导体的电容,6,例2：平行板电容器,7,平行板电容器极板面积为 S，板间距离为 d，求电容器电容。,解：设两极板带电量分别为+q 和-q，,平行板电容器场强：,板间电势差：,电容,平行板电容器的电容正比于极板面积S，反比于极板间距d，与 q 无关。,8,例3：圆柱形电容器,9,圆柱形电容器为内径 RA、外径 RB 两同轴圆柱导体面 A 和 B组成，圆柱体的长度 l，且 R2R1 l，求电容。,解：设两柱面带电分别为+q 和-q，则单位长度的带电量为,作半径为 r、高为 l 的高斯柱面。,面内电荷代数和为：,10,柱面间的电势差为：,电容,求电容步骤：,A）让两极板带等量异性电荷并求其电场分布；,B）通过场强计算两极板间的电势差；,C）由电容器电容的定义式C=Q/U求C。,11,4.电容的串联和并联,1.电容器的串联,特点：,由,有,电容器串联后，等效电容比每个电容器的电容都小，但耐压能力增加了。,电容器串联后，等效电容的倒数是各电容的倒数之和。,12,2.电容器的并联,特点：,由,有,电容器并联后，等效电容等于各电容之和。,电容器并联后，等效电容比单个电容器的电容量增加了，但耐压能力没有增加。,13,并联电容器的电容等于各个电容器电容的和。,串联电容器总电容的倒数等于各串联电容倒数之和。,当电容器的耐压能力不被满足时，常用串并联使用来改善。如串联使用可用在稍高的电压中，从而提高耐压能力。并联使用可以提高容量。,电介质的绝缘性能遭到破坏，称为击穿(breakdown)，,有介质后电容增大,所能承受的不被击穿的最大场强叫做击穿场强(breakdown field strength)，或介电强度(dielectric strength)。,14,例：求一半径为R的金属导体球的电容。,解：设孤立导体带电为q。,孤立导体的电势为：,以无穷远为电势零点。,孤立导体的电容正比于导体球的半径。,15,16,