靜電場(chǎng)大學(xué)物理

關(guān)于靜電場(chǎng)大學(xué)物理1、處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的電場(chǎng)和電勢(shì)導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零導(dǎo)體表面處的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向,都與導(dǎo)體表面垂直導(dǎo)體是等勢(shì)體，導(dǎo)體表面是等勢(shì)面2、處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體上電荷的分布導(dǎo)體內(nèi)部無(wú)電荷?？涨粌?nèi)無(wú)電荷時(shí)，導(dǎo)體所帶電荷全部分布在外表面上，內(nèi)表面無(wú)電荷?？涨粌?nèi)有電荷時(shí)，內(nèi)表面因靜電感應(yīng)出現(xiàn)等值異號(hào)的電荷，外表面除導(dǎo)體所帶電荷外，還有感應(yīng)電荷。只要處于靜電平衡狀態(tài)，與導(dǎo)體的形狀、原來(lái)是否帶電都無(wú)關(guān)?；仡櫟?頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、有導(dǎo)體存在時(shí)靜電場(chǎng)的分析方法依據(jù)：電荷守恒，靜電平衡條件，高斯定理空腔導(dǎo)體可以屏蔽外電場(chǎng),整個(gè)空腔導(dǎo)體和腔內(nèi)的電勢(shì)相等.接地空腔導(dǎo)體使外部空間不受空腔內(nèi)的電場(chǎng)影響。接地導(dǎo)體電勢(shì)取為零4、電介質(zhì)與靜電場(chǎng)的相互作用介質(zhì)充滿電場(chǎng)電荷的產(chǎn)生：感應(yīng)電荷的數(shù)量：守恒電介質(zhì)對(duì)電場(chǎng)的影響介質(zhì)中電場(chǎng)減弱無(wú)極分子位移極化有極分子取向極化

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0第3頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天通過(guò)高斯面的電位移通量等于高斯面所包圍的自由電荷的代數(shù)和，與極化電荷及高斯面外電荷無(wú)關(guān)。據(jù)圖

r+++++++++---------+++++++++++++++++--------------------有電介質(zhì)時(shí)的高斯定理定義：當(dāng)為常矢量，可得：第4頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天平板電容器中充介質(zhì)的另一種情況由極板內(nèi)為等勢(shì)體考慮到?各電介質(zhì)層中的場(chǎng)強(qiáng)相同?相當(dāng)于電容器的并聯(lián)第5頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天

6.5電容電場(chǎng)的能量

capacitanceandcapacitor

電容器的電容孤立導(dǎo)體的電容電容器的聯(lián)接第6頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天

電容器電容

定義：電容器帶電量與其電壓之比1.構(gòu)成：兩金屬極板，其間充以電介質(zhì)。2.指標(biāo)：電容量、耐壓一.電容器及其電容量(capacitor)++++++------單位

第7頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.5厘米高壓電容器(20kV5~21F)(提高功率因數(shù))聚丙烯電容器(單相電機(jī)起動(dòng)和連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn))陶瓷電容器(20000V1000pF)滌綸電容(250V0.47

F)電解電容器(160V470

F)12厘米2.5厘米70厘米第8頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天二孤立導(dǎo)體的電容(capacitanceofisolatedconductor)地球

電容量的大小僅與導(dǎo)體的形狀、相對(duì)位置、其間的電介質(zhì)有關(guān).與是否帶電、帶電多少無(wú)關(guān).三電容器電容的計(jì)算1）設(shè)兩極板分別帶電；2）求；3）求；4）求.步驟第9頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天1

平板電容器(platecapacitor)++++++------（2）兩帶電平板間的電場(chǎng)強(qiáng)度（1）設(shè)兩導(dǎo)體板分別帶電（3）兩帶電平板間的電勢(shì)差（4）平板電容器電容第10頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天

例1

平行平板電容器的極板是邊長(zhǎng)為的正方形，兩板之間的距離.如兩極板的電勢(shì)差為，要使極板上儲(chǔ)存的電荷,邊長(zhǎng)應(yīng)取多大才行.解第11頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天2圓柱形電容器(cylindricalcapacitor)（3）（2）（4）電容++++----（1）設(shè)兩導(dǎo)體圓柱面單位長(zhǎng)度上分別帶電第12頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天3球形電容器的電容(sphericalcapacitor)球形電容器是由半徑分別為和的兩同心金屬球殼所組成．(1)

設(shè)內(nèi)球帶正電（），外球帶負(fù)電（）．＋＋＋＋＋＋＋＋孤立導(dǎo)體球電容*(2)(3)(4)第13頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天單位長(zhǎng)度的電容解設(shè)兩金屬線的電荷線密度為

例2兩半徑為的平行長(zhǎng)直導(dǎo)線中心間距為，且,求單位長(zhǎng)度的電容.第14頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天*電容器的聯(lián)接(connectionofcapacitors)１電容器的并聯(lián)(capacitorsinparallel)２電容器的串聯(lián)(capacitorsinseries)＋＋第15頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天平行板電容器，充有兩種均勻電介質(zhì)。第16頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天四.帶電系統(tǒng)的能量

要使一個(gè)系統(tǒng)帶上電荷,外界必需對(duì)系統(tǒng)作功,即要消耗能量,因此,帶電系統(tǒng)便有了能量。遠(yuǎn)處(設(shè))遷來(lái)電量時(shí),外界作功

當(dāng)遷來(lái)總電量時(shí),外界作功

設(shè)該帶電系統(tǒng)的能量為,則

第17頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天+++++++++---------電容器貯存的電能+五.電容器的電能第18頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天六.靜電場(chǎng)的能量能量密度(energydensity)物理意義電場(chǎng)是一種物質(zhì)，它具有能量.電場(chǎng)空間所存儲(chǔ)的能量電場(chǎng)能量密度第19頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天

例1

如圖所示,球形電容器的內(nèi)、外半徑分別為和，所帶電荷為．若在兩球殼間充以電容率為

的電介質(zhì)，問(wèn)此電容器貯存的電場(chǎng)能量為多少？解第20頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天（球形電容器電容）討論（1）（2）（孤立導(dǎo)體球貯存的能量）第21頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天解

例2如圖圓柱形電容器，中間是空氣，空氣的擊穿場(chǎng)強(qiáng)是，電容器外半徑.在空氣不被擊穿的情況下，內(nèi)半徑可使電容器存儲(chǔ)能量最多.（空氣）單位長(zhǎng)度的電場(chǎng)能量++++----++++++++________第22頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天++++----++++++++________第23頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天思考題14-8平行板電容器充電后，如果切斷電源，使兩極板間的距離增大。問(wèn)兩極板間電勢(shì)差、極板間場(chǎng)強(qiáng)、電容器電容如何改變？如果不切斷電源而增大兩極板間距。則極板上電荷面密度、極板間場(chǎng)強(qiáng)、電容器電容又如何改變？

電容器充電后切斷電源，極板上的電量保持不變。使兩極板間的距離增大，則電容器電容