电容器和电解质1.ppt

* * 电容器 和电解质 1、电容器的电容 12-1 电容器及其电容 电容——使导体升高单位电势所需的电量。 单位：法拉（F）、微法拉（?F）、皮法拉（pF） 固有的容电本领,电容只与几何因素和介质有关 典型的电容器 平行板 d 球形 柱形 设 电容的计算的一般思路：从定义出发 2、电容器电容的计算 平行板电容器 已知：S、d、?0 设A、B分别带电+q、-q A、B间场强分布 电势差 由定义 讨论 与 有关 ； 插入介质 球形电容器 已知 设+q、-q 场强分布 电势差 由定义 插入介质 圆柱形电容器 已知： 设?? 场强分布 电势差 由定义 例 平行无限长直导线 已知:a、d、d a 求:单位长度导线间的C 解: 设?? 场强分布 导线间电势差 电容 孤立导体的电容： 孤立导体：附近没有其他导体和带电体 孤立导体的电容 孤立导体球的电容C=4??0R 半径为R的孤立带电导体球的电势 三.有介质时的电容器的电容 自由电荷 有介质时 电容率，相对介电常数 将真空电容器充满某种电介质 电介质的电容率（介电常数） 平行板电容器 电介质的相对电容率（相对介电常数） 同心球型电容器 同轴圆柱型电容器 *三、电容器的串并联 串联等效电容 并联等效电容 串联电量相等 并联电压相等 一、无极分子及有极分子 无极分子：分子正负电荷中心重合； C H + H + H + H + 甲烷分子 正负电荷 中心重合 § 12-4 电介质及其极化 CH4 C H H H H 正电荷中心 P e 分子电偶极矩 水分子 P e 负电荷 中心 H O + H + + 有极分子：分子正负电荷中心不重合。 HCl . . P + H Cl H2O . . . O H H + 1. 无极分子的位移极化 无外电场时， 分子正负电荷中 心重合，介质不 带电。 e + 二、介质的极化 加上外电场后，在电 场作用下介质分子正负 电荷中心不再重合，出 现诱导电偶极矩 p e ′ f f l E 外 p e ′ 正电荷中心 负电荷中心 无外电场时，由于无极分子正负电荷中心 重合，介质任何部分都不出现净电荷。 无外电场时，由于无极分子正负电荷中心 重合，介质任何部分都不出现净电荷。 加上外电场后，正负电荷中心分开在介质 左右的两个端面上出现极化电荷层。 E 外 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 加上外电场后，正负电荷中心分开在介质 左右的两个端面上出现极化电荷层。 无外电场时，由于无极分子正负电荷中心 重合，介质任何部分都不出现净电荷。 2. 有极分子的转向极化 在此力矩作用下，使电矩方向转向和外 电场方向一致。 E M p = e × + p e f f E 有极分子的电偶极矩在外电场中要受到 一力矩作用。 2. 有极分子的转向极化 在此力矩作用下，使电矩方向转向和外 电场方向一致。 E M p = e × p + e f f E 有极分子的电偶极矩在外电场中要受到 一力矩作用。 无外电场时，有极分子电矩取向不同， 整个介质不带电。 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 加上外电场后，电矩受力矩作用而发 生转向， E 外 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + E 外 无外电场时，有极分子电矩取向不同，整个介质不带电。 加上外电场后，电矩受力矩作用而发生转向， 在介质左右两端面上出现极化电荷。 电介质的击穿：电压太大，正负电荷分离，形成自由移动的电荷，介电质的绝缘性被破坏。 三、电极化强度 P V Δ Σ = p e e Σ p 分子电矩的矢量和 实验指出： c e 电极化率 P = c e 0 e E 击穿场强：所能承受的不被击穿的最大场强 四、有电介质时的高斯定理 自由电荷 极化电荷 电位移矢量 真空中 介质中 介质中的高斯定理 自由电荷 通过任意闭合曲面的电位移通量，等于该闭合曲面所包围的自由电荷的代数和。 电位移线 大小: 方向:切线 线 线 3. 求此电容器之电容。 2. 求： U U A B ； U U A B ； [ 练习 ] 一平行板电容器，其中填充了一 层介质，尺寸如图，介质的相对介电常数为 + d d 1 2 ε 0 ε r B C A + + + + + D 1 D 2 E E 1 2 σ σ ε r 。 D 1 D 2 , , E E 1 2