第12章 电容器和电介质.pptVIP

第12章 电容器与介电质 二　 介电质中电场的能量 12.７ 介电质中电场的能量 电场空间所存储的能量 电场能量密度 第12章 电容器与介电质 12.７ 介电质中电场的能量 　例1 如图所示,球形电容器的内、外半径分别为R1和R2 ，所带电荷为?Q．若在两球壳间充以电容率为? 的介电质，问此电容器贮存的电场能量为多少？　　 Q -Q 第12章 电容器与介电质 12.７ 介电质中电场的能量 解 Q -Q 第12章 电容器与介电质 12.７ 介电质中电场的能量 （球形电容器） 讨 论 （1） （2） （孤立导体球） 第12章 电容器与介电质 12.７ 介电质中电场的能量 例2 圆柱形空气电容器中，空气的击穿场强是Eb=3?106 V·m-1 ，设导体圆筒的外半径R2= 10-2 m . 在空气不被击穿的情况下，长圆柱导体的半径R1 取多大值可使电容器存储能量最多？ + + + + + + + + _ _ _ _ _ _ _ _ ++++ --- - ++++ --- - 第12章 电容器与介电质 12.７ 介电质中电场的能量 解： + + + + + + + + _ _ _ _ _ _ _ _ ++++ --- - ++++ --- - 第12章 电容器与介电质 12.７ 介电质中电场的能量 单位长度的电场能量 + + + + + + + + _ _ _ _ _ _ _ _ ++++ --- - ++++ --- - 第12章 电容器与介电质 12.７ 介电质中电场的能量 Eb=3?106 V·m-1 ，R2= 10-2 m + + + + + + + + _ _ _ _ _ _ _ _ ++++ --- - ++++ --- - 第12章 电容器与介电质 12.７ 介电质中电场的能量 作业： 12.2 12.5 12.7 12.9 12.10 12.11 12.12 D的表达式分子分母同时乘?0,得Ｄ＝ ?0*Ｅ０ E的表达式实际上等于Ｅ０／ ?r 第12章 电容器与介电质 §12.1 电容器及其电容 第12章 电容器与介电质 §12.4 介电质的极化 一 介电质对电场的影响 + + + + + + + - - - - - - - + + + + + + + - - - - - - - 当我们在电容器之间充满某种介电质时,介电质内的电场强度减小到板间为真空时的　　。 第12章 电容器与介电质 §12.4 介电质的极化 　　在外加电场中，介电质原子中的电子、还是分子中的离子或是晶格点阵上的带电粒子都会在电场作用下在原子大小范围内移动，称这种现象为极化现象。 二 介电质的极化 １、极化的微观机制 第12章 电容器与介电质 §12.4 介电质的极化 负电荷中心 正电荷中心 + + H + H O 　　任何物质的分子或原子都是由带负电的电子和带正电的原子核组成。不管是带负电的粒子还是带正电的粒子在远处激发的电场，在一级近似的情况下可以认为是各自等效于集中在某点的一个电荷所激发的电场，这个点叫做该电荷系的“中心”或“重心”。 以q表示一个分子中的正电荷或负电荷的电量数值，以l表示从负电荷“重心”指到正电荷“重心”的矢量距离，则这个分子的电矩为： 第12章 电容器与介电质 §12.4 介电质的极化 ２、有极分子与无极分子 有极分子：在无外加电场时，分子的正电荷中心与负电荷中心不重合，具有固有电矩。比如水、有机玻璃，氨气等。 无极分子：在无外加电场时，分子的正电荷中心与负电荷中心重合。比如氢气、甲烷、石蜡等。 第12章 电容器与介电质 §12.4 介电质的极化 ３、介电质的极化 （1）无极分子的位移极化 加上外电场后，在电场作用下介质分子正负电荷中心产生相对位移，不再重合，出现分子电矩。 第12章 电容器与介电质 §12.4 介电质的极化 无外电场时，有极分子电矩取向不同，整个介质不带电。在外电场中有极分子的固有电矩要受到一个力矩作用，电矩方向转向和外电场方向趋于一致。 （2）有极分子的取向极化 第12章 电容器与介电质 §12.4 介电质的极化 对于无极分子的极化来说，由于电子质量比原子核小很多，在处电场作用下主要是电子位移，也叫电子位移极化。 对于有极分子的极化来说，就是等效于电偶极子转向外加电场方向，所以也叫取向极化。 电子位移极化在任何介电质中都存在，而分子取向极化只存在于有极分子构成的介电质中。但在有极分子构成的介电质中，取向极化是主要的。但在频率很高的电场下，由于分子的