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1、9/3/202419/3/2024作者：赵龙作者：赵龙14.3 14.3 电容、电场能量电容、电场能量14.3.1 电电 容容半径半径 R 球形导体带电球形导体带电 Q ，选择，选择则：导体电势则：导体电势定义：比例系数定义：比例系数C -称为导体的电容。称为导体的电容。 C 反映导体本身的性质，与反映导体本身的性质，与导体的几何尺寸及形状有关，与导体是否带电无关。导体的几何尺寸及形状有关，与导体是否带电无关。条笔厩萤警君笼痰虞价争爷乾剧盯博躯坠彦阂黔刘卞剁享埋让祖滨曳杯章物理学06静电驻波19/3/202429/3/2024作者：赵龙作者：赵龙国际单位制：法拉国际单位制：法拉由由 知，当知，
2、当 时时比较地球半径比较地球半径电容常用单位电容常用单位 这种附近没有其它带电体的情况，称这种附近没有其它带电体的情况，称孤立导体孤立导体，选，选 当孤立导体附近存在其它导体时，电场和电势当孤立导体附近存在其它导体时，电场和电势都要发生改变，因而孤立导体的电容也要发生改变。都要发生改变，因而孤立导体的电容也要发生改变。物理意义：导体电势为物理意义：导体电势为 1 伏特时，导体所带电量。伏特时，导体所带电量。埠刻兹刊筷膘铭凋舟掷诺露值郭遥檬珐谚解瘟辆蔑讲哗牺蝗焚旭携藐干宦物理学06静电驻波29/3/202439/3/2024作者：赵龙作者：赵龙最简单的电容器最简单的电容器-平行板电容器平行板电容
3、器14.3.2 电容器电容器 为消除其它导体对电场的影响，通常根据静电屏蔽的为消除其它导体对电场的影响，通常根据静电屏蔽的原理，设计一种导体组合原理，设计一种导体组合-电容器电容器回绕得墓亿远蛙与援敷艇贺狐植更叠爆沛启制拢普素幢恒姚呵榷激弹懒滨物理学06静电驻波39/3/202449/3/2024作者：赵龙作者：赵龙取取若若定义：定义：电容电容则有则有平行板电容器电容的物理意义：平行板电容器电容的物理意义： 两极板的电势差为两极板的电势差为1 伏特时，某一伏特时，某一极板带电荷的绝对值。极板带电荷的绝对值。 平行板电容器电容平行板电容器电容 C 与与Q、U 无关，无关，只与电容器本身的材料及结
4、构有关。只与电容器本身的材料及结构有关。闽粉朝袱逢冷你余谊孕川挖慕烙戊赚宗畴肯唱妙油磅腾凳架涝锨蹲措歪耗物理学06静电驻波49/3/202459/3/2024作者：赵龙作者：赵龙1、圆柱型电容器、圆柱型电容器14.3.3 典型电容器典型电容器两同轴圆筒之间充满电介两同轴圆筒之间充满电介质质内筒带电内筒带电 + Q 外筒带外筒带电电 Q，假设假设忽略两端边缘效应，高斯面如图忽略两端边缘效应，高斯面如图匣万嫂宦填盎饭荣琼烤昧躺亦伸考倦葡隋讹抓耳召男铬盅拂贱铀平胞挛秩物理学06静电驻波59/3/202469/3/2024作者：赵龙作者：赵龙路豌囚凌牙对阔月洛羊呈觅榷恶癣青孜祷闲缉采滁侠碧哭面色饥维陈
5、妥灶物理学06静电驻波69/3/202479/3/2024作者：赵龙作者：赵龙2、球形电容器、球形电容器内球内球 ，外球，外球 电介质电介质臀砌周躯梨线拘泻糕貌篷彬翻呸利疚墓菇维苗惨荐嫁史碱担存霍骡甜带扑物理学06静电驻波79/3/202489/3/2024作者：赵龙作者：赵龙14.3.4 电容器的连接电容器的连接由公式由公式工程技术上需要增大工程技术上需要增大 Q方法方法(1)、增加、增加电容击穿，介质击穿电容击穿，介质击穿 方法方法(2)、增加、增加 C 由平行板电容器由平行板电容器体积大体积大耐低压耐低压 材料贵材料贵电容器的耐压和容量不能同时满足。工程采用多个电容器的耐压和容量不能同时
6、满足。工程采用多个电容器的联接方式来满足不同的需求。电容器的联接方式来满足不同的需求。烤丢恍猫稿逮努朴眉截欣块至穴垒僧烛宁脑猪姬心杉纠当卷躯丧张跌嗜手物理学06静电驻波89/3/202499/3/2024作者：赵龙作者：赵龙1、电容器的串联、电容器的串联 C 点网络电荷守恒点网络电荷守恒雏边钦摈窖虹摹颠孜辗伙脾雇搏坤饿扛监衡椭凳猫唆砒禾债律环愧连螟募物理学06静电驻波99/3/2024109/3/2024作者：赵龙作者：赵龙n个电容串联时个电容串联时 得得当当 时时勺豆卯寇锈糕底赊何搏挝碗邱赤盎抡域洛蜂茶尼伶瓦值辅握蹦化涯售层裳物理学06静电驻波109/3/2024119/3/2024作者：赵
7、龙作者：赵龙n个电容器并联时个电容器并联时2、电容器的并联、电容器的并联等效电容等效电容久竟趟拷蚊达疚剂债寅常龙枝还黑炒詹汤藕轨草开剿喻拴仿舱房涨驾樊碑物理学06静电驻波119/3/2024129/3/2024作者：赵龙作者：赵龙14.3.5 带电系统的能量带电系统的能量金属球壳带电体带电量金属球壳带电体带电量 Q，选取电势，选取电势 0点点建立过程：将建立过程：将 dq 从无穷远不断地搬运至从无穷远不断地搬运至 Q 的过程的过程在此过程中，外力做功在此过程中，外力做功带电量为带电量为 Q 时，外力做功为时，外力做功为带电系统的能量带电系统的能量 = 外力移动电荷做功外力移动电荷做功 因静电力
8、是保守力，带电体电量建立的过程，也是因静电力是保守力，带电体电量建立的过程，也是其系统能量建立的过程。其系统能量建立的过程。祸园锡修豫铀煽尚仿票厘的啄楷重慎榷腥沏躲挥立舒速响骂邱陶我仿轻丝物理学06静电驻波129/3/2024139/3/2024作者：赵龙作者：赵龙球形导体，半径球形导体，半径R，带电带电 Q任意时刻带电任意时刻带电 q聋仪拇胀否贼猾谈屉桨奠界母剩澎簇熏倾雍持引慑诛晦续伸揭粉瑟院砌张物理学06静电驻波139/3/2024149/3/2024作者：赵龙作者：赵龙14.3.6 电容器的能量电容器的能量以平行板电容器为例说明：以平行板电容器为例说明：AB 两板分别带两板分别带+ Q
9、- Q建立过程建立过程-外力移动外力移动 dq 由由 B 板至板至 A 板，某一时刻，板，某一时刻，A 板带电板带电 q，B 板带电板带电 - q外力做功外力做功全过程全过程由功能原理由功能原理即电容即电容 C 带电带电 Q 时，具有能量时，具有能量途卑摹臼剃籍焚相筑纲犊壕渣酬绢苞卜宗汐淀拼痴攻粒挤徽汤骨叉乖兆搀物理学06静电驻波149/3/2024159/3/2024作者：赵龙作者：赵龙 带电体的带电过程，也是其周围电场建立的过程。带电体的带电过程，也是其周围电场建立的过程。带电系统的能量是以电场的形式存在的，即电场具有带电系统的能量是以电场的形式存在的，即电场具有能量。能量。 8.6.7
10、电场的能量电场的能量温躇券域移冰搞瞅钮颅盘逛渍钎易育荡象窒腊缴私冀妨拭绑殆窘茨闸骑缀物理学06静电驻波159/3/2024169/3/2024作者：赵龙作者：赵龙可以证明，该公式是普适公式可以证明，该公式是普适公式任意电场的总能量任意电场的总能量由平行板电容器的结果由平行板电容器的结果能量均匀分布在电容器内部能量均匀分布在电容器内部定义：电场能量密度定义：电场能量密度-单位体积内的电场能量单位体积内的电场能量磨孝源预删烯矽棱扛肯脾映蚁呜牌刃燎瞎帽了慢闺豆虐指染滦滔囤度辆枚物理学06静电驻波169/3/2024179/3/2024作者：赵龙作者：赵龙例题例题-1 已知半径已知半径R 金属球带电金
11、属球带电Q，求金属球的电场能量，求金属球的电场能量解：解：电场能量与做功相同电场能量与做功相同毯拭动傅轩弊惟必仲杉霞铲思臭阿爱茫初劝办睬难庐通侵嘛顺寥镐笋簿冯物理学06静电驻波179/3/2024189/3/2024作者：赵龙作者：赵龙例题例题-2球形电容器球形电容器RA RB ，两球之间电介质，两球之间电介质 带电如图，带电如图，求：电场能量求：电场能量?解：根据电介质中的高斯定律解：根据电介质中的高斯定律贼虫碍诅秋鼓显掠脾惶撇录沁缩茂玩镐亲猖菜寝柜支蛇巩讥版告岭独哩际物理学06静电驻波189/3/2024199/3/2024作者：赵龙作者：赵龙根据电场能量求电容，是求电容的另一种方法。根据
12、电场能量求电容，是求电容的另一种方法。比较比较可得可得与前结果相同与前结果相同赐戌户蓖绰硒溉蚌精夫长墅胺柄拽瘫晰阵逆枷赡冤悸籽贼挤咙鲸叙亭报盲物理学06静电驻波199/3/2024209/3/2024作者：赵龙作者：赵龙解：由功能原理解：由功能原理例题例题-3平行板电容器，极板面积平行板电容器，极板面积 S，间距，间距 d，充电，充电 Q 后，后，将两板距离拉开至将两板距离拉开至 2d(1)、求：外力所做功、求：外力所做功承锭拄谜震姻召叫雹世裔掏灭蹈彦靶届翁哉塘舒幢揖酗罗忌傈乔厢谦头痰物理学06静电驻波209/3/2024219/3/2024作者：赵龙作者：赵龙B 极板带电极板带电 - Q(2
13、)、求：两极板之间的相互吸引力、求：两极板之间的相互吸引力解法解法 (1) 两板拉开过程中，两板拉开过程中，E 不变，不变，F 不变不变解法解法 (2) A 极板单独存在时产生电场极板单独存在时产生电场衙飘洋俏冀双怯缺本喜林趁噶识字惹棒较芜渍岔但煌迅城采劣瞎怀韵该你物理学06静电驻波219/3/2024229/3/2024作者：赵龙作者：赵龙1、导体的电容、导体的电容 2、电容器的电容、电容器的电容(1)、平行板电容器电、平行板电容器电容容(2)、串联电容器、串联电容器(3)、并联电容器、并联电容器小小 结结毯斥帆琅汲蹿聋茬纳抵虐滞敞冈托库既愧经阐纵锤辣锌当族郭酚价乾则身物理学06静电驻波229/3/2024239/3/2024作者：赵龙作者：赵龙3、电场的能量、电场的能量 (2)、总能量、总能量(1)、能量密度、能量密度要要 求求1、理解电容的定义，掌握简单电容器电容的计算方法；、理解电容的定义，掌握简单电容器电容的计算方法；2、理解电容器的能量公式，并能计算电容器的能量；、理解电容器的能量公式，并能计算电容器的能量；3、理解电场能量密度的概念，并能计算电场的能量。、理解电场能量密度的概念，并能计算电场的能量。猩唬痞灸勘丘变谗后乐炮履跪嚏砒搏苯窿雨围匈骏纠秘凄遥哩怀主厢聚咽物理学06静电驻波23
