電容和電容器49851課件

提綱3.3電容器和電容一、電容：二、電容器：1平行板電容器：2球形電容器3圓柱形電容器三、電容器的串聯(lián)和并聯(lián)四、電容器的能量和電場的能量五、電場的能量密度；例題一、例題二3.2電場的邊界條件作業(yè)：5-9，5-14，5-163.2電場的邊界條件電場的邊界條件給出電介質(zhì)的分界面上（或者電介質(zhì)與導(dǎo)體，電介質(zhì)與真空等）電場中物理量所應(yīng)遵守的規(guī)律。圓柱形高斯面兩種各向同性的均勻介質(zhì)，分界面處無自由電荷。高斯面上下底面積為高為為二級無窮小為一級無窮小在均勻介質(zhì)的分界面處電位移矢量的法向分量連續(xù)。在均勻介質(zhì)的分界面處電場強(qiáng)度矢量的法向分量不連續(xù)。的法向分量在均勻介質(zhì)的分界面處電位移矢量的切向分量不連續(xù)。應(yīng)用可從介電常數(shù)判斷D線偏離法線的程度。求：陶瓷中的；陶瓷表面極化面電荷密度。依題意如圖：例題：一高壓設(shè)備中用一塊均勻的陶瓷片做絕緣，其擊穿場強(qiáng)為

107伏/米。已知高壓電在陶瓷片外空氣中產(chǎn)生均勻電場，其場強(qiáng)與陶瓷面法向成300角，因而陶瓷不會被擊穿。在陶瓷表面束縛電荷為負(fù)號（從電力線方向可以看出）。在空氣的分界面上束縛電荷為零。二、電容器的電容：1平行板電容器：平行板電容器間無電介質(zhì)時：若兩個導(dǎo)體分別帶有等量異號的電荷q，周圍沒有其它導(dǎo)體帶電；其間電位差UAB，它們組成電容器的電容：通常采用靜電屏蔽或使場集中從而不受外界干擾。平行板電容器間有電介質(zhì)時：退極化場2球形電容器：兩個同心的金屬球殼帶有等量異號電荷特別是當(dāng)若兩球殼間有電介質(zhì)則，三、電容器的串聯(lián)和并聯(lián)并聯(lián)電容器的電容：等效令三、電容器的串聯(lián)和并聯(lián)串聯(lián)電容器的電容：等效令并聯(lián)電容器的電容等于各個電容器電容的和。串聯(lián)電容器總電容的倒數(shù)等于各串聯(lián)電容倒數(shù)之和。當(dāng)電容器的耐壓能力不被滿足時，常用串并聯(lián)使用來改善。如串聯(lián)使用可用在稍高的電壓中，從而提高耐壓能力。并聯(lián)使用可以提高容量。電介質(zhì)的絕緣性能遭到破壞，稱為擊穿(breakdown)，有介質(zhì)后電容增大所能承受的不被擊穿的最大場強(qiáng)叫做擊穿場強(qiáng)(breakdownfieldstrength)，或介電強(qiáng)度(dielectricstrength)。電容器放電過程中,電量在電場力的作用下，從正極板到負(fù)極板，這微小過程中電場力作功為：因?yàn)楸硎緲O板上的電量隨放電而減少所以儲存在電容器中的能量為：?電容器儲存的能量?電容器儲存的能量與場量的關(guān)系。結(jié)果討論：電容器所具有的能量與極板間電場和有關(guān)，和是極板間每一點(diǎn)電場大小的物理量，所以能量與電場存在的空間有關(guān)，電場攜帶了能量。電容器所具有的能量還與極板間體積成正比，于是可定義能量的體密度，它雖然是從電容器間有均勻場而來但有其普遍性。五、電場的能量密度為：電場中單位體積內(nèi)的能量球坐標(biāo)的體元例二：一平板電容器面積為S，間距d，用電源充電后，兩極板分別帶電為+q和-q，斷開電源，再把兩極板拉至2d，試求：外力克服電力所做的功。兩極板間的相互作用力？解：根據(jù)功能原理可知，外力的功等于系統(tǒng)能量的增量電容器兩個狀態(tài)下所存貯的能