《电磁学精品课件》第二章 静电场中的导体.ppt

《静电场》复习 平行板电容器 球形电容器 圆柱形电容器 二、电容器 两个带有等值而异号电荷的导体所组成的系统，叫做电容器。 1、电容器的定义 1 B C D A qA + + + + + + + -qA - - - - - - - 用空腔B 将非孤立导体 A 屏蔽, 消除其他导体及带电体 ( C、D ) 对A 的影响。 电容器两个极板所带的电量为+Q、-Q，它们的电势分别为VA、VB，定义电容器的电容为： 2、电容器的电容 2 A 带电 qA , B 内表面带电 -qA , 腔内场强E , A B间电势差 UAB = VA – VB 按可调分类：可调电容器、微调电容器、 双连电容器、固定电容器 按介质分类：空气电容器、云母电容器、陶瓷电容器、 纸质电容器、电解电容器 按体积分类：大型电容器、小型电容器、微型电容器 按形状分类：平板电容器、圆柱形电容器、球形电容器 电容器的分类 3 平行板 d 球形 柱形 在电路中：通交流、隔直流； 与其它元件可以组成振荡器、时间延迟电路等； 储存电能的元件； 真空器件中建立各种电场； 各种电子仪器。 计算电容的一般步骤为： 设电容器的两极板带有等量异号电荷； 求出两极板之间的电场强度的分布； 计算两极板之间的电势差； 根据电容器电容的定义求得电容。 4、电容器的作用 4 5、电容器电容的计算 5 ② 板间电场： ③ 板间电势差： ④ 电容： +q –q A B + + + + + – – – – – ① d 很小, S 很大 , ① 设电容器两极板 带电± q ； 解： S d E 平板电容器的电容与极板的面积成正比，与极板之间的距离成反比，还与电介质的性质有关。 解：两极板间电场 板间电势差 R1 R2 o ② 电容 讨论：①当R2 →? 时， 孤立导体球电容。 +q - q ②R2 –R1= d , R2 ≈R1 = R 平行板电容器电容。 解：设两极板带电 ? q 板间电场 l ③ ( l R2 – R1 ) 板间电势差 圆柱形电容器的电容 R1 R2 圆柱越长，电容越大；两圆柱之间的间隙越小，电容越大。 用d表示两圆柱面之间的间距，当dR1 时 平板电容器 三、电容器的并联和串联 U 等效 特点： 每个电容器两端的电势差相等 总电量： 等效电容： 结论： 当几个电容器并联时，其等效电容等于几个电容器电容之和； 各个电容器的电压相等； 并联使总电容增大。 1、电容器的并联 1 等效 特点 每个电容器极板所带的电量相等 总电压 等效电容 结论： 当几个电容器串联时，其等效电容的倒数等于几个电容器电容的倒数之和； 等效电容小于任何一个电容器的电容，但可以提高电容的耐压能力； 每个串联电容的电势降与电容成反比。 2、电容器的串联 2 并联电容器的电容等于 各个电容器电容的和。 串联电容器总电容的倒数 等于各串联电容倒数之和。 当电容器的耐压能力不被满足时，常用串并联 使用来改善。 串联使用可提高耐压能力 并联使用可以提高容量 电介质的绝缘性能遭到破坏，称为击穿。 所能承受的不被击穿的最大场强叫做击穿场强或 介电强度。 讨论 单位长度的电容 解 设两金属线的电荷线密度为 例3 两半径为 的平行长直导线中心间距为 ，且 , 求单位长度的电容 . 例2.4-2 在图示的电路中C1=C3=2μF ， C2=C4=C5=1μF ε=600v 试求各个电容器上 的电势差？ 由环路定理 得： …… （1） …… （2） 由高斯定理 得： 同理 （5） （4） （1）（2）（3）（4）（ 5）式联立求解 （3） …… 1．带电导体的静电能 1）带电导体系的静电能 2）电容器的静电能（储能） §2.5 静电场的能量 2．电场的能量 ①在静电场范围内， 与 是等价的。 在 中，V是电场分布的空间体积，在 中。 V是电荷分布的空间体积。 ②电场能量（静电能）恒正。 * 两条实验定律 两个出发点 两个基本性质 ●电荷受力 ●电场力作功 两个物理量 ● 电场强度 ●电势能 ●库仑定律 ●叠加原理 ● 高斯定理 ●环路定理 + + + + + + + + + 感应电荷