6-5 静电场的能量和能量密度.ppt

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1、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.电容器电容复习：是导体的一种性质，反映导体储存电荷或电能的能力的物理量；11.理解电场能量密度的概念.2.理解电场能量的计算.本节教学基本要求END2开始时刻ABU任一时刻U终了时刻U3一　电容器的电能+++++++++---------+设在某时刻两极板之间的电势差为U，此时若把+dq电荷从带负电的负极板搬运到带正电的正极板，外力所作的功为4+++++++++---------+若使电容器的两极板分别带有±Q的电荷，则外力所作的功为外力克服静电场力作功

2、，把非静电能转换为带电体系的静电能。5心室纤维性颤动是一种常见类型的心脏病发作。这期间，由于心脏腔体的肌肉纤维不规则的收缩和张弛，它们不再能抽运血液。要营救心室纤维性颤动者，必须电击心肌以使其恢复正常节奏。为此，就必须使20A的电流通过胸膛，在约2ms内传输200J的电能。这要求100kw的电功率。这样的要求在医院里可能很容易满足，但像救护车的电力系统或在偏僻地区就不能提供这样大的功率，如何解决这个问题呢？6心脏起搏器(利用电容器储存的能量)在便携的设备中，利用电池在短于一分钟内使电容器充电到高电势，存储大量的能量。当控制开

3、关闭合时，电容器发送它存储的一部分能量通过患者从一个电极到另一个电极。7问题：带电系具有一定的电能，这些电能究竟集中于电荷上，还是定域于电场中？8二静电场的能量　能量密度1、静电场的能量对于极板面积为S、极板间距为d平板电容器，电场所占的体积为Sd，电容器储存的静电能为电容器所具有的能量与极板间电场E有关，E是极板间每一点电场大小的物理量，所以能量与电场存在的空间有关，电场携带了能量——电场是能量的携带者。9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电场能量密度2、电场的能量密度定义：单位体积内的能量对于任意电

4、场，本结论都是成立的。10总结：由高斯定理求场强延伸的相关问题：1.场强积分法求电势；2.求电容器的电容；3.求静电场能量；11例1一均匀带电荷量Q的球体,半径为R,试求其电场储存的能量.RQ12解RQr13RQrEND14例2如图所示,球形电容器的内、外半径分别为R1和R2，所带电荷为Q．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？Q-Q15解Q-Q16（球形电容器）讨论（1）（2）（孤立导体球）17例3一平行板空气电容器，极板面积为S，两极板间距为d,充电至带电Q后与电源断开，然后用外力缓慢地把

5、两极间距拉开到2d，求：（1）电容器能量的改变；（2）在此过程中外力所做的功，并讨论此过程中的功能转换关系。d+Q-QF++++++------18电容器贮存的电能电场能量密度电场空间所存储的能量总结19静电场中的导体和电介质导体电介质静电平衡条件介质极化导体中的电场强度、电势、电荷分布电容电容器电容器能量有极分子与无极分子极化电荷介质中的静电场介质中的电场强度介质中的高斯定理电位移电场能量静电场的物质性20（1）在棒的延长线，且离棒中心为r处的电场强度为5-9若电荷均匀分布在长为L的细棒上，求证：若棒为无限长，试将结果与无

6、限长均匀均匀带电直线的电场强度相比较.（2）在棒的垂直平分线上，离棒为r处的电场强度为2122