9.6电场的能量.ppt

* 电场的能量 一、静电场中的导体 静电感应现象 导体在外电场作用下发生电荷重新分布的现象。 静电平衡状态 导体内部和表面都没有电荷定向移动的状态。 静电平衡特点 (1) 导体内任一点场强都为零 (2) 导体表面上任一点的场强 都垂直于该点表面。 场强 电势 导体是一等势体,导体表面是一等势面。 静电平衡时导体上的电荷分布 静电平衡时导体内无净电荷，所有电荷分布于外表面。 空腔原带有电荷 Q 内表面带有 –q 电荷， 外表面带有 Q+q 电荷。 将 q 电荷放入空腔内 空腔原带有电荷 Q 空腔内无电荷 小 结 静电平衡时，导体表面附近的场强大小 孤立导体的电荷分布 电荷面密度与导体表面曲率半径成反比。 二、电介质的极化 无极分子的极化 位移极化 有极分子的极化 转向极化 有介质存在时的电场 三、介质中的高斯定理 电位移矢量 一、孤立导体的电容 导体附近没有其他导体或带电体 1.孤立导体 2.孤立导体的电容 （1）导体电容只与导体的大小、形状有关，与电量、电势无关。 3.几点说明 （2） C 的物理意义 导体每升高单位电势所需要的电量 （3） C 的单位 法拉 常用单位: 例如:把地球看成是孤立导体 （地球半径为 6.4?106 m） 孤立导体的电容很小，用它作电容器不适合。用两个导体组成的电容器可实现较大的电容。 q为一个极板带电量的绝对值 二、电容器的电容 1. 设电容器两极板分别带电+q和-q 2. 确定极板间的场强 3. 计算两板间的电势差 4.由电容定义计算电容 三、电容器电容的计算方法 说明： 1. 电容器的电容表示其储存电荷的能力。只与自身结构有关（大小、形状、相对位置、导体间的介质）。与其带电与否无关。 2. 电容器分为球形电容器、柱形电容器、平行板电容器。电容器的表示方法： 电容器由两极板间的电介质的不同，分为云母电容器、陶瓷电容器、纸质电容器、电解电容器┄ ┄ 从功能上又分为可调电容器和固定电容器。 电容器的性能指标： (1). 电容值； (2). 耐压值。 如： 3. 当两导体板面距离很近时，内部场不受外界影响（平行板电容器）。对孤立导体的电容，可看成与地球构成的电容器。（U地=0） 两板间场强 两板间电势差 电容 C与q无关 例1：求平行板电容器的电容 解： 给两极板分别带电+ q和 -q 例2：求球形电容器的电容 解： 由介质中的高斯定律求两板间场强 两极板间的电势差 给两极板分别带电+ q和 -q 由电容定义 C与 q 无关 例3：求圆柱形电容器的电容 解： 设两柱面带电分别为 +λ 和 -λ 两柱面间的电势差 由电容定义求电容 例4： 平行长直导线，已知： 求： 解： (1) 设A、B线均匀带电，线电荷 密度分别为±λ。 (2) 求二带电线间的场强分布及电 势差: P点的场强为： （方向为 x 轴正向） （方向为 x 轴正向） (3) 当 时: 1. 电容器串联 由 有 四、电容器串并联 总电容量减小，电容耐压程度提高 特点： 2. 电容器并联 特点 由 有 总电容量增大，耐压性能不变 五、 电场能量 1. 带电体的能量 逐渐 积累 (3) 当t 时刻，带电体带电为 q 电势为u 把dq从无限远移到带电体上 (4) 在带电体的电量由0-Q整个过程中,外力作的总功 (1) 移动第一个dq 外力不作功 (2) 移动第二个dq 2. 电容器的能量 此结果虽然从平行板电容器得出，但适应任何电容器。 3. 电场的能量 对平行板电容器： (2) 电场的能量密度 (3) 非匀强电场能量求法 (1) 电场能量与场强的关系 a: 任取体积元dV b: 计算dV内能量 c: 计算总能量 * * *