[物理]108 电容器 静电能.ppt

* * 1、如果电容器与电源一直相连，电容器的电容发生变化时，有关物理量将会如何变化？（Q、U、E） 电容器两端的电压恒定，即U不变。 2、如果电容器充电后断开电源开关，电容器的电器发生变化时，有关物量量将会如何变化？（Q、U、E） 充电后断开K，电容器两极板的电量Q恒定。 U=Q/C ，电压U与C成反比， E=U/d E与d无关，与正对面积S成反比。 思考 讨论 变化， 不变。 * * §10.8 静电能 一、电容器的电能 开 始 时 刻 A B 任 一 时 刻 终 了 时 刻 * * 电容器的电能 任 一 时 刻 设任意时刻极板上的电荷为q（t） , 两极板间的电势差为U(t) ,则有： 考虑此时将dq的正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： * * 电场能量密度 对平行板电容器 电场的空间体积 这个结果对任意电 场都是成立的。 * * 非均匀电场的能量计算要用积分的办法 dV * * 例1、计算球形电容器的能量 已知 解：法一 场强分布 取体积元 能量 法二 由电容器的能量公式计算 P37 10.30 自己看 本节需要掌握的内容 电容器储能公式（记住） 电场能量密度公式 * * * * * * 内 容 回 顾 一、导体静电平衡的条件 导体内部任何一点处的电场强度为零、导体上的电势处处相等（即导体是等势体，导体表面是等势面）。 二、静电平衡导体的性质 （1）导体表面处电场强度的方向，都与导体表面垂直。导体表面附近任意点的电场强度的大小与该处导体表面上电荷面密度 成正比，且 。 （2）导体的电荷分布 三种情况 实心导体：导体表面 空腔导体：导体外表面 内含导体的空腔：空腔内表面感应等量异号电荷，外表面感应等量同号电荷 电荷守恒定律 静电平衡条件 电荷分布 ????????????????????????????????? 三、有导体存在时电场强度和电势的计算 + + + + + + + Q - - - - - - - - + + + + + + + + + 例2 放入导体板B 已知：导体板A：S，Q0; 求：① A、B上的电荷分布及空间的电场分布; 将B板接地，求电荷分布. 解： 由静电平衡条件可知： P31 例10.24 板: 板: 由电荷守恒定律可知： 解方程得: 电荷分布 a b 场强分布： 两板之间： 板左侧： 板右侧： 导体表面附近处的场强为： 场强分布也可以由迭加法求得。 将B板接地，求电荷及场强分布 点： 点： 板 接地时： 电荷分布 场强分布 电荷分布 两板之间 两板之外 若B板带电qB，求电荷分布 教材P31 例10.24 * * 思 考 ⑴ 感应电荷在 处的 、 ⑵ 腔内任一点的 、 空腔导体（不接地）半径R，外有点电荷q,距球心O点的距离为d,求 ⑴ 感应电荷在 处的 、 电荷守恒 感应电荷在O处的u dq’ ⑵ 腔内任一点的 、 腔内任一点 （导体的静电平衡条件） 导体为等势体 四、 电容 电容器 分 类 从构造上分： 可变电容器 固定电容器 按介质分： 纸介质电容器 符号： 电解电容 陶瓷电容器 电解电容分正负极 + — 电解电容器 有机介质电容器 无机介质电容器 观察纸介电容器的构造 该元件有两片锡箔（导体），中间是一层薄纸。 * * 1、孤立导体的电容 孤立导体带电荷Q与其电势u的比值 例 球形孤立导体的电容 地球 * * 把两个能够带有等值而异号电荷的导体所组成的系统，叫做电容器。两个导体称为电容器的极板。 2 电容器电容 （1）Q为一个极板所带电量的绝对值， 为两极板板间电势差。 * * 单位（SI）： 注意： 电容的大小仅与导体的形状、相对位置、其间的电介质有关，与极板所带电荷量无关。 B （a）孤立导体球 (b)球形电容器 (c)平行板电容器 (d)圆柱形电容器 几种常见形状的电容器 * * 3、电容器电容的计算 计算电容器电容的一般步骤 * * 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; * * 由电容的定义 C=q/△u，求得电容。 (四步法) * * （1）.平行板电容器 已知： ? 设 、 分别带电 、 ? 、 间场强分布 ? 电势差 ? 由定义 几种常见电容器的电容 思考：增加电容器电容的方法有哪些？ 场强分布 ◎ ◎ 电势差 ◎ 铜板内： 铜板外： ◎设 铜板 思考：在A、B板之间插入厚度为t的铜板，求电容 * * (２). 球形电容器 已知： ? 设 ? 场强分布 ? 电势差 ? 由定义 ＋ ＋