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1、多练出技巧巧思出硕果 5.4 电容静电场的能量一、电容1 电容器：由两个用电介质（绝缘体）隔开的金属导体组成，它是一种常用的电工和电子元件。描述电容器的两个指标是电容和耐压。几种常见电容器及其符号：P85 2 电容定义1 电容是反映电容器本身性质的物理量； （电容的大小仅与导体的形状、相对位置、其间的电介质有关。与所带电荷量无关。）2 电容是描述电容器容纳电荷或储存电能的物理量；3 单位：法拉（ F）二、电介质对电容器的影响当电容器两极板间充满某种均匀电介质时，电容将增大。真空中的电容介质中的电容例5-6求平行板电容器的电容。已知两极板相对的表面积为S，极板间的距离为d。SS+ + + +qq
2、- - - - - 已知： s d 求： c=? 00qESq解：设两极板分别带电两极板间的电场强度两极板间的电势差0qdUEdS0SqCUdqCUr0CC0rSCd精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页多练出技巧巧思出硕果讨论：电容器中充电介质的好处是增大电容量，还可提高耐压。电介质的击穿若电介质中的场强很大， 电介质分子的正负电荷有可能被拉开而变成可自由移动的电荷。 大量自由电荷的产生， 使电介质的绝缘性能破坏而成为导体，称为电介质的击穿三、电容器的电能当电容器带电后，同时也储存了能量。因静电能和具体带电方式无关，以
3、下面方法给电容器带电：以平板电容器为例，其电容量为C。自 t = 0 开始，每次自下极板把微量电荷dq 移至上极板，电容器间电场逐渐加大，除第一次外，每次移动外力都要克服静电力作功。至 t 时刻，电容器已带电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。电容器储能还可有注意:大电容千万不能摸指极板处。应用： (1)照相机闪光灯(2)心脏起搏器r1相对电容率电容率0 rq+ QE-Q-(q +dq)q-q2dq-2dqdq-dq00t = tt = 0dddqAU qqC01dQAqqCQCU22QC22e11222QWQUCUC精选学习资料
4、 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页多练出技巧巧思出硕果四、静电场的能量能量密度1 电场的能量电容器的能量是储存在电容器的电场中。例：平行板电容器式 中为电场的单位体积中的能量。2 电场能量密度电场单位体积中的能量。物理意义电场是一种物质，它具有能量。电场空间所存储的能量3 能量的计算1）对于电容器由储能公式由场能公式2e12WCU21()2SEdd221122E SdE V体2e12eWwEV2ee1dd2VVWwVEV212E0rssCdd22e1222QQUWCUC2ee1dd2VVWwVEV精选学习资料 - - - - -
5、 - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页多练出技巧巧思出硕果2.能量变化的计算(1)引起能量变化的原因电容器结构情况的变化，如电容器中电介质情况的变化，如电容器连接情况的变化，如(2)变化过程中的保持条件变化过程中保持电容器的电量不变，(电容器充电后和电源断开 )；变化过程中保持电容器的电压不变，(电容器始终和电源相联 )。例5-7某电容器标有 “ 10 F，450V ” 当充电到 400V时，它所储存的电能为多少？已知：510 F1 10FC400VU求：?eW252e111 104000.8J22WCU解：电容器贮存的电能Q-Q-QQr初态末态Q-Q
6、Q-Q初态末态QQ-Q-Q00初态末态精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页多练出技巧巧思出硕果例： 带电 Q 的平板电容器板间距为d，现用力缓慢地拉动下极板，使板间距变为 2d，求(1)电容器能量的变化；(2)外力所作的功。解：(1)电容器能量的变化(2)外力作功SdF电F外Q-Q2dQ-Q初态末态A外= F外d = F电d = Q(E上)d W = W末-W初2222QQCC末初20011222Qssdd222000022Q dQ dQ dsss200022QQ dQdss精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页多练出技巧巧思出硕果可见，是外力作功使电容器能量增加。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页
