崩潰電場介電常數(shù)介電材料_第1頁
崩潰電場介電常數(shù)介電材料_第2頁
崩潰電場介電常數(shù)介電材料_第3頁
崩潰電場介電常數(shù)介電材料_第4頁
崩潰電場介電常數(shù)介電材料_第5頁
已閱讀5頁,還剩17頁未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

Thelifesavingjoltofadefibrillatorrequiresalargeamountofenergydeliveredinashorttime.除纖顫器救命的電擊需要在短時(shí)間內(nèi)送出大批能量。Wheredoesthatenergycomefrom?這些能量從何而來?Capacitor電容器23.1.ElectrostaticEnergy 靜電能ElectrostaticEnergy=workdonetoassemblethechargeconfigurationofasystem.靜電能

=裝組系統(tǒng)的電荷配置所需做的功。Reference參考(0energy能):whenallcomponentchargesarewidelyseparated.當(dāng)所有的組分電荷都相隔甚遠(yuǎn)時(shí)。Bringingq1inplacetakesnowork.把q1歸位不需做功Bringinginq2takes把q2歸位需功Bringinginq3takes把q3歸位需功Totalelectrostaticenergy總靜電能23.2.Capacitors 電容器Capacitor:pairofconductorscarryingequalbutoppositecharges.電容器:帶著等量異性電荷的一對(duì)導(dǎo)體。Usage:storeelectricalenergy用途:存儲(chǔ)電能Parallel-PlateCapacitor 平行板電容器:2conductingplatesofareaAseparatedbyasmalldistanced.兩塊相隔短距離d,面積為A的導(dǎo)體板。Platesareinitiallyneutral. 開始時(shí)兩塊板都是中性。They’rechargedbyconnectingtoabattery. 接上電瓶後起電。Chargetransferplatesareequalbutoppositelycharged.電荷轉(zhuǎn)移

兩塊板的電荷量等而性異。LargeA,smalld

E0outside.

大A,小d

器外的E0。Farfromtheedges離邊遠(yuǎn)處Capacitance 電容量Parallel-platecapacitor:平行板電容器:

C=Q/V=capacitance電容量Parallel-platecapacitor平行板電容器SeeProbs參閱習(xí)題41&42Practicalcapacitor~F(106F)orpF(1012F)實(shí)用電容器Charging/Discharging充/放電EnergyStoredinCapacitors 存在電容器內(nèi)的電能WhenpotentialdifferencebetweencapacitorplatesisV, 電容器兩板之間的電位差為V時(shí),workrequiredtomovechargedQfromto+plateis 把電荷dQ從

移至+板需作功Workrequiredtochargethecapacitorfrom0toVis把電容器從0充電至V需作功=U=energystoredincapacitor

存在電容器內(nèi)的電能Note注意:Ina“charged”capacitor,Qisthechargeonthe+plate.在一個(gè)”帶電”的電容器內(nèi),Q是+板上的電荷。Thetotalchargeofthecapacitorisalwayszero.電容器的總電荷永遠(yuǎn)為零。E

dr<0Example23.1.Parallel-PlateCapacitor 平行板電容器AcapacitorconsistsoftwocircularmetalplatesofradiusR=12cm,separatedbyd=5.0mm.一個(gè)電容器由兩塊圓形金屬板組成;板的半徑為R=12cm,相距d=5.0mm。Find求

Itscapacitance 其電容量,thechargeontheplates,and 板上電荷,和thestoredenergywhenthecapacitorisconnectedtoa12-Vbattery.電容器在接上一個(gè)12-V電瓶後所存的能量。(a)(b)(c)23.3.UsingCapacitors 使用電容器Computermemories:billionsof25fFcapacitors.電腦記憶體:數(shù)十億個(gè)25fF電容器。Rectifiers整流器: mF Fuel-cells燃料電池: 102F220-mFelectrolyticcapacitor電解電容器1F43pFto2.2mFPracticalCapacitors 實(shí)用電容器Inexpensivecapacitors 廉價(jià)電容器:Thinplasticsandwichedbetweenaluminumfoils&rolledintocylinder.薄塑料夾在兩鋁片間再捲成圓筒。Electrolyticcapacitors電解電容器(largecapacitance 大電容量):Insulatinglayerdevelopedbyelectrolysis. 絕緣層以電解生成。CapacitorsinICcircuitsIC電路中的電容器(smallcapacitance小電容量):Alternatingconductive&insulatinglayers. 導(dǎo)體層和絕緣層交替。Dielectrics 介電體Dielectrics:insulatorscontainingmoleculardipolesbutnofreecharges.介電體:含有分子雙極但沒有自由電荷的絕緣體DielectriclayerlowersVbetweencapacitorplatesbyfactor1/(>1).電容器兩板間的介電質(zhì)層把V降低1/(>1)倍。=dielectricconstant介電常數(shù)MoleculardipolesalignedbyE0.分子雙極依E0排向DipolefieldsopposeE0. 雙極場與E0反向。NetfieldreducedtoE=E0/

. 淨(jìng)場減至

E=E0/

。HenceV=V0/

. 故V=V0/

。Qisunchanged,soC=

C0

. Q

不變,所以C=

C0

:2~10mostlyWorkingvoltageV=Maxsafepotential<Ebkdd工作電壓V=最大安全電位<Ebkdd崩潰電場介電常數(shù)介電材料表23.1常見介電體的性質(zhì)氧化鋁Example23.2.WhichCapacitor? 那個(gè)電容器?A100-Fcapacitorhasaworkingvoltageof20V, 一個(gè)100-F電容器的運(yùn)作電壓為20V,whilea1.0-Fcapacitorisratedat300V. 另一個(gè)1.0-F電容器可承受300V。Whichcanstoremorecharge?Moreenergy? 那一個(gè)可以儲(chǔ)存較多電荷?較多能量?GOTIT?23.1.Youneedtoreplaceacapacitorwithonethatcanstoremoreenergy.你需要把一個(gè)電容器換成一個(gè)存能較多的。Whichwillgiveyougreaterenergyincrease:下面那一個(gè)會(huì)給你較多的能量:acapacitorwithtwicethecapacitanceandsameworkingvoltageastheoldone,一個(gè)電容量是舊的二倍,運(yùn)作電壓卻和它一樣的電容器,or或acapacitorwiththesamecapacitanceandtwicetheworkingvoltage?一個(gè)電容量和舊的一樣,運(yùn)作電壓卻是它二倍的電容器?ConnectingCapacitors 連接電容器Twowaystoconnect2electroniccomponents:parallel&series兩個(gè)方法連接兩個(gè)電子元件:並聯(lián)和串聯(lián)Parallel:SameVforbothcomponents並聯(lián):兩元件的V一樣

Series:SameI(Q)forbothcomponents串聯(lián):兩元件的I(Q)

一樣

ConceptualExample23.1.Parallel&SeriesCapacitors並聯(lián)與串聯(lián)電容Usingparallel-platecapacitors,explainwhycapacitanceshouldincreasewithcapcitorsinparallelandecreasewithcapacitorsinseries.用平板電容器來闡述為何並聯(lián)會(huì)增大電容量,串聯(lián)則減少電容量。Whathappenstotheworkingvoltageineachcase? 工作電壓又會(huì)怎樣?Parallel-platecapacitor:平板電容器:inparallel並聯(lián)A=A1+A

2

Cincreases增大inseries串聯(lián)d=d1+d

2

Cdecreases減少Vworking

=min(Vw1,Vw2

)Vworking

<Vw1+Vw2MakingtheConnection 連起來You’vegottwo10-Fcapacitorsratedat15V. 你有兩個(gè)15V級(jí)的10-F電容量。Whatarethecapacitances&workingvoltagesoftheirparallel&seriescombinations?它們並聯(lián)和串聯(lián)後的電容量和工作電壓為何?Parallel:並聯(lián):Series:串聯(lián):

GOTIT?23.2.Youhave2identicalcapacitorswithcapacitanceC.你有兩個(gè)一樣的電容器,電容量都是C。Howwouldyouconnectthemtogetequivalentcapacitances你會(huì)如何把它們連接來達(dá)到以下的電容量?2C,and和?C?Whichcombinationwouldhavethehigherworkingvoltage?那一個(gè)組合有較高的運(yùn)作電壓?parallel並聯(lián)series串聯(lián)Example23.2.ConnectingCapacitors 連接電容器FindtheequivalentcapacitanceofthecombinationsshownintheFigure.求圖中所示組合的相當(dāng)電容量。IfthemaximumvoltagetobeappliedbetweenpointsAandBis100V,如果加到A和B之間的最高電壓是100V,whatshouldbetheworkingvoltageofC1? C1的運(yùn)作電壓為何?(min.workingvoltage)最小運(yùn)作電壓BurstsofPower 爆發(fā)性電力

SanFrancisco’sBARTtrain三藩市的灣區(qū)捷運(yùn):KEofdecelerationstoredasEEinultracapacitor.減速時(shí)的KE以EE存於超級(jí)電容器中。StoredEEisusedtoacceleratetrain. 儲(chǔ)存的EE再用來加速。Capacitorsdeliverhigherenergymuchmorequicklythanbatteries.電容器送出的能量可以比電瓶的更大和更快。Flashlight閃光燈:Batterychargescapacitor,whichthendischargestogiveflash.電容器經(jīng)電池充電後放電以產(chǎn)生閃光。Otherexamples其他例子:Defibrillator,controllednuclearfusion,amusementparkrides,hybridcars,…除纖顫器,受控的核子融合,遊樂場的設(shè)施,混合動(dòng)力汽車,…23.4.EnergyintheElectricField 電場中的能ChargingacapacitorrearrangeschargesenergystoredinE

電容器充電時(shí)把電荷重組

能量存到E中Energydensity=energyperunitvolume能量密度

=單位體積內(nèi)的能量Parallel-platecapacitor:平行板電容器:Energydensity:能量密度:isuniversal是通用的Example23.4.AThunderstorm 雷雨Typicalelectricfieldsinthunderstormsaveragearound105V/m.雷雨中的電場一般平均有105V/m。Consideracylindricalthundercloudwithheight10kmanddiameter20km,茲有一圓筒型雷雨雲(yún)塊,其高為10km,其直徑為20km,andassumeauniformelectricfieldof1105V/m.

假定其均勻電場為1105V/m。Findtheelectricenergycontainedinthisstorm.求此風(fēng)暴所藏電能。~1400gallonsofgasoline.

加侖汽油Example23.5.AShrinkingSphere 一個(gè)縮小的球AsphereofradiusR1carrieschargeQdistributeduniformlyoveritssurface.一半徑為R1的球帶有一均勻分佈於其表面的電荷Q。Howmuch

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論