电场中的电介质 电容电场能量课件.ppt

《电场中的电介质 电容电场能量课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、一、电介质电介质:分子中的正负电荷束缚很紧，介质内部几乎没有自由电荷。§静电场中的电介质(选学)=±C--H+H+H+H+CH4-q+q=O--H+H+H2O无极分子有极分子二电介质的极化无极分子电介质(位移极化)：（氢、甲烷、石蜡等）有极分子电介质(取向极化,位移极化)：（水、氯化氢、有机玻璃等）在高频下只有位移极化在外电场的作用下，介质表面产生电荷的现象称为电介质的极化。在其表面上出现的电荷叫做“极化电荷”。电介质的极化的结果：电介质的极化：极化电荷所产生的附加电场不足以将介质中的外电场完全抵消，它只

2、能削弱外电场。介质内部的总场强不为零！无论位移极化或取向极化，其宏观效果是相同的，都导致电介质的两端面上出现了异号的极化电荷。而且外电场越强，出现的极化电荷越多。因此，从宏观上描述电介质的极化现象时，就不把这两类电介质分开讨论。+++++++-------三电介质对电容的影响相对电容率相对电容率电容率+++++++-------空气的相对介电常数1.00059(0℃，1atm）8－2电容电容器一、孤立导体的电容例如孤立的导体球的电容地球孤立导体的电容与导体的形状有关，与其带电量和电势无关。电容单位法拉(F

3、)二、电容器1、电容器的定义1BAQ+++++++-Q-------空腔导体B与其腔内的导体A组成的导体系，叫做电容器，A、B为电容器的两极板，导体A、B相对两表面上所带的等值异号的电荷量为电容器所带的电量。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.[犹如水桶的容积与是否盛水无关]。2、电容器的电容22）计算极板间的电势差：1）设电容器充电q，求极板间的场强分布：3）由电容器电容定义计算电容：5、电容器电容的计算3平行板电容器②板间电场：③板间电势差：④电容：+q–qAB++

4、+++–––––①d很小,S很大,①设电容器两极板带电±q；解：SdE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。球形电容器解：两极板间电场板间电势差R1R2o②电容+q-q孤立导体球电容圆柱形电容器解：设两极板带电q板间电场l③(l>>R2–R1)板间电势差圆柱形电容器的电容R1R2*三　电容器的串联和并联１电容器的并联２电容器的串联＋＋并联串联开关倒向a，电容器充电。开关倒向b，电容器放电。灯泡发光电容器释放能量电源提供电容器带有电量Q，相应电势差为U时所具

5、有的能量多大呢?8－5静电场的能量一、电容器的电能充电过程，使电容器的两极板分别带上等量的正负电荷，这相当于将某一极板上的电荷拉到另一极板上。这是电荷在两极板间的搬迁过程。搬迁过程中，随着极板上电荷的累积，要做的功越来越大，这就像粮仓中粮食的囤积过程，粮越来越高，再往上倒，就越来越困难。任一时刻终了时刻电容器中的能量是在充电过程中建立起来的。显然，到某时刻，已搬迁了电荷q(t)后，再搬迁dq，电源需对电容器做功dA整个搬迁过程需做功毫无疑义，电源做的这些功，就是储存在电容器中的能量。电容器所储存的静电能

6、任一时刻二、静电场的能量能量密度1、真空中静电场的能量2、真空中电场的能量密度(单位体积内的能量)物理意义电场是一种物质，它具有能量.电场能量密度电场空间所存储的能量介质中静电场的能量　能量密度电场能量密度例1、球形电容器的内、外半径分别为R1和R2，所带的电量为±Q。若在两球之间为真空，问此电容器电场的能量为多少。解：由高斯定理可求得球壳间的电场强度的大小为其体积为dV=4πr2dr。所以此体积元内的电场的能量为rdrR2R1取半径为r、厚为dr的球壳,另解：由高斯定理可求得球壳间的电场强度的大小为电场

7、总能量为比较均匀带电球面和均匀带电球体所储存的能量。课堂讨论例：如图所示的平行板电容器，求：电容。解：设两极板分别带电面密度为±,板间介质中的电场：两板间的电势差：由定义式该电容器的电容：rtdSAB板间真空中的电场：-+若插入厚度为t的铜板呢?