大学物理ppt教程课件§7-5静电场的能量.ppt

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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QE-Qq+dq…-(q+dq)q-q…t=t00t=0+++++++++++++++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

2、的能量密度与场强的平方成正比，场强越大，能量密度越大。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.q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

3、，C增大思考若将“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ε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

4、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