电容和电介质new.ppt

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1、§14.3电容和电容器++++++++++导体的一个重要应用——储存电荷一个大小与形状一定的导体能储存多少电荷？导体表面处的电势和场强为：过高的场强会将带电体周围的介质击穿，造成放电。希望带电体在一定的电势下，带电量越大越好。电容：带电体储存电荷能力的度量。例：金属球1.孤立导体的电容物理意义：使导体产生单位电势所需要的电量。理论与实践均已证明：导体的电容由导体本身的性质（大小与形状）及其周围的介质决定,与导体是否带电无关！+++++++++++1、定义式2、单位法拉符号：F1F=1C/V孤立导体：导体周围无其它导体或带电体的导体。qV2.电容器的电容对非孤立导体A，它还要受到周围其

2、它导体或带电体的影响，电势不再简单地与所带电量成正比。解决办法—利用静电屏蔽的原理，用导体空腔B把导体A屏蔽起来。腔内电场仅由导体A所带电量qA以及A的表面和B的内表面的形状决定，与外界情况无关。A、B之间的电势差（VA-VB）与qA成正比。电容器--由导体及包围它的导体壳所组成的导体系。定义电容器的电容:孤立导体的电容就是导体与无穷远处导体壳间的电容。电容器的电容只与电容器的大小、形状、电介质有关，而与电量、电压无关。3.电容的计算方法例1：球形电容器解：设A球带电量为q，板间场强为：极板间的电势差:由电容定义:当时:孤立导体的电容例2：平行板电容器平行板电容器极板面积为S，板间距

3、离为d，求电容器电容。解：设两极板带电量分别为+q和-q，平行板电容器场强：板间电势差：电容平行板电容器的电容正比于极板面积S，反比于极板间距d，与q无关。例3：圆柱形电容器圆柱形电容器为内径RA、外径RB两同轴圆柱导体面A和B组成，圆柱体的长度l，且R2R1<

4、由有电容器串联后，等效电容比每个电容器的电容都小，但耐压能力增加了。电容器串联后，等效电容的倒数是各电容的倒数之和。2).电容器的并联等效特点：由有电容器并联后，等效电容等于各电容之和。电容器并联后，等效电容比单个电容器的电容量增加了，但耐压能力没有增加。电介质对电场的影响电介质——通常条件下的绝缘物质。提高电容器电容的一种方法——填充电介质电势差V0真空时+q-q电势差V填满介质时+q-q电容提高了，场强下降了！为什么？。。。实验发现：考虑到：由得：电介质的电容率（又称为介电常数）εεr称为某种介质的相对介电常数,又称为相对电容率。真空的介电常数（真空的电容率）真空εr=1有些介质

5、（如各向同性均匀电介质），其介电系数是常数；而有些介质其介电系数是与电场强度、空间方向等因素有关的变量，一般是一个张量。§14.2电场中电介质电子云的负电中心正电荷的等效中心定义：分子电矩——由分子（或原子）中的正负电荷中心决定的电偶极子的电偶极矩，用表示。1.电介质的分类1）极性分子：分子内正负电荷中心不重合;;+水分子H++HO负电荷中心正电荷中心甲烷分子2）非极性分子：分子内正负电荷中心重合；;CH+H+H+H+正负电荷中心重合在此处2.介质的极化--外电场对介质的作用中性的电介质在外电场的作用下，体内或表面出现净电荷的现象，称为电介质的极化。因极化产生的电荷称为极化电荷，或束

6、缚电荷;比较而言,导体所带的电荷称为自由电荷.对于各向同性、均匀电介质，极化电荷仅产生在介质表面，介质内部处处无净电荷。1）有极分子的转向极化+++++++++++++++++++++++++++无外电场时，分子电矩的取向是无规的。加上外场两端面出现极化电荷层转向外电场2）无极分子的位移极化无外电场时加上外电场后+++++++两端面出现极化电荷层说明：电子位移极化效应在任何电介质中都存在，而分子转向极化只是由有极分子构成的电介质所特有的，只不过在有极分子构成的电介持中，转向极化效应比位移极化强得多，因而是主要的。综述：1）不管是位移极化还是取向极化，其最后的宏观效果都是产生了极化电荷

7、。2）两种极化都是外场越强，极化越厉害，所产生的分子电矩的矢量和也越大。3）极化电荷被束缚在介质表面，不能离开电介质到其它带电体，也不能在电介质内部自由移动。它不象导体中的自由电荷能用传导方法将其引走。电介质所能承受的最大电场强度称为电介质的击穿场强,此时两极板间的电压称为电介质的击穿电压。当电介质中的场强很强时，电介质的绝缘性有可能会被破坏而变成导体，这叫做电介质的击穿。电位移矢量及其高斯定律真空中的高斯定理在电介质中，自由电荷定义电位移矢量:定义电位移