7 静电场的能量 能量密度.ppt

例1：一平板电容器，其极板面积为S，间距为d，用电源给其充电，当电压为U0时，拆去电源，然后将厚为t，相对介电常数为 的电介质平板插入，求（1）极板上的Q；（2）介质中的E、D；（3）两极板间的电势差U及电容C。 d t, 拆去电源，板上电量不变； 不拆去电源，板间电压不变。 注意 d t, +Q -Q 解： （1）求极板上电量 （2）求介质中的E、D d t, +Q -Q （3）求电势差和电容 例2：一平板电容器，其极板面积为S，间距为d，器件平行放置一厚度为t 的金属板，忽略边缘效应，求电容C。 d t t d 解：方法一：先给两极板充上±Q的电量 金属板在外电场中达到静电平衡时，内部场强为零，它是一个等势体。 d t x 方法二：设金属板到上极板的距离为x， 插入金属板相当于两个电容器串联 1. 电容器储存的电能 十二 静电场的能量 能量密度 + + + + + + + + + - - - - - - - - - + 2 静电场的能量 能量密度 电场能量密度 平板电容器 匀强电场 整个电场空间V内所存储的电场能量 dV体积元中的电场能量 电场能量密度的单位为 在国际单位制中，电场能量的单位为 例1：有一半径为R的带电球，电荷为Q， 求：(1) 储存在带电球周围空间中的总能量是多少？ (2)周围多大半径球内，它的能量等于总能量的一半？　　 Q 解： (1) Q 球壳 方法一： 方法二：将带电球看做孤立球体 孤立球体的电容 (2) 例2: 现有一根单芯电缆，电缆芯的半径为r1=15mm，外层包有一层铅皮，半径r2=50mm，其间充以相对电容率 =2.3的各向同性均匀电介质。求当电缆芯与铅皮间的电压U12=600V时，长为l=1km的电缆中贮存的静电能是多少？ 解： 1964年 今天 1、没有了电，就再也没有熟悉的电灯照亮我们的生活，蜡烛的生意逐渐好转。 2、通讯中断，手机变成了废物，电话变成了摆设，除了寄信、飞鸽传书，没有通信的可能。没有短信，也就没有了手机通信费。 3、金融全部瘫痪。所有股票债券期货交易停牌。我们手上的银行卡也将变成废物。 4、没有了电，我们就没有使用电脑的机会，就不能聊QQ，不能上百度搜寻我们所需要的资料。 5、再也没有电视，没有电台，没有我们熟悉的电影，没有连续剧，今后的明星偶像也只能在话剧舞台上出现。 6、绝大部分交通工具无法使用。由于整个运输线的中断，会造成石油的短缺，所以一小段时间后机械化交通将彻底瘫痪。自行车还是可以的。 一 电流 电流密度 - + - - - 1. 电流强度 + + + + + + 电流强度等于单位时间内通过某一截面的电量，即通过某一截面的电量随时间的变化率。 单位：安培(A) 运流电流：由带电物体作机械运动形成的。 传导电流：由大量电子或者离子定向运动形成的电流。这些带电粒子称为载流子。 非恒定电流：电流强度随时间变化，需引入瞬时电流强度的概念。 恒定电流：电流强度不随时间变化。 瞬时电流强度 电流强度是标量。但为了说明电荷是从哪个方向穿过截面的，习惯上规定正电荷运动的方向为电流的方向。具体计算时服从代数（标量）加减法。 电流线 + + + + — — — — 方向：该点场强的方向，即该点正电荷运动的方向。 大小：通过与该点场强方向垂直的单位面积里的电流强度。 单位： 2. 电流密度 通过 的电流强度: 通过某一截面S的电流强度 通过任一dS面的电流强度