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1、7-5 电容器储能 电场的能量,当电容器带电后，同时也储存了能量。因静电能和具体带电方式无关，以下面方法给电容器带电：,一、电容器储能,每次移动电荷外力克服静电力做功。,设在t时刻电容器带电q，此时若再移动dq，外力作功为,最后，使电容器带电Q ，则外力作功共为,外力作的功全部储存在电容器中。,电容器储能,应用：(1)照相机闪光灯 (2)心脏起搏器,电容器的能量是储存在电容器的电场中。,二、电场的能量,以平行板电容器为例：,静电能就是电场能。,1、电场能量密度,单位体积内所储存电场能量称为电场的能量密度。,1）公式对任意电场成立。,2）电场的能量密度与场强的平方成正比，场强越大，能量密度越大。
2、,说明,对于电容器中充有各向同性的电介质,2、电场能量,为电场占据的整个空间体积,对于非均匀电场，电场能量密度应为空间坐标的函数，任何带电系统的电场中所储存的总能量为：,例1 如图，一带电量为q的球形导体置于一任意形状的空腔导体中. 若用导线将两者连接，则系统静电场能将 (A)增加. (B)减少. (C)不变. (D)无法确定.,解：连接前, 腔内外均有电场.,连接后, 腔内电场消失, 腔外电场不变, 所以静电场能量减少.,答案(B),例2 为电容器充电. 在电源保持连接的情况下, 把电介质插入, 则静电能 . (填增大、减小、不变),解：电源保持连接时，两极板间的电压一定，,插入介质后，C增
3、大,思考,若将“电源保持连接”改为“电源断开”, 结果如何？,由 得静电能增加,例3 一平行板电容器的极板面积s，间距d，充满电容率的介质，用电源充电后，两极板上带电分别为Q和Q，如图所示。断开电源，把左极板固定，向外拉动右极板，使极板间距增大到2d。求：,（1）外力克服两极板间的吸引力所做的功。,解:两极板的间距为d和2d时，平行板电容器的电容分别为,板极上带电 Q时所储的电能为,解：拉开两极板时所加外力应等于F ，外力所作的功A=Fd ，所以,电场能量的增量为,（2）两极板间的相互吸引力F,例4 如图所示,球形电容器的内、外半径分别为 和 ，所带电荷为 若在两球壳间充以电容率为 的电介质，问此电容器贮存的电场能量为多少？,解:两球壳间的场强为,取半径为r,厚度为dr的壳层,该体积内的电场能量,电场能量密度,球形电容器电容,电容器贮存的电场能量,与 比较得,
