2021-2022学年高二物理竞赛课件：电场的能量.pptx

电场的能量 一、电容器的能量一、电容器的能量l l将将dq由由 b 板移到板移到 a 板，板，外力外力需作功需作功l l带电电容器的能量为带电电容器的能量为6-8 6-8 电场的能量电场的能量电场的能量电场的能量 电场的能量电场的能量讨论讨论:(1)并联可获得较大的电容并联可获得较大的电容(2)串联时串联时等效电容比每一电容器的电容小等效电容比每一电容器的电容小,但电容器组的耐压能力提高但电容器组的耐压能力提高R3R2R1r1r2R3R2R1r1r2另解：两电容的串联另解：两电容的串联代入代入即可得即可得 例例电容为电容为 C 的空气平板电容器，两极板间的空气平板电容器，两极板间距离为距离为 d，若在此电容器中插入一相对介电，若在此电容器中插入一相对介电系数为系数为 r 的纸片，这时电容器的电容变为的纸片，这时电容器的电容变为C,试证纸片厚度为试证纸片厚度为 证证:设极板面积为设极板面积为S得证得证l l另证另证同样可证同样可证 二、电场的能量二、电场的能量l l以平板介质电容器为例以平板介质电容器为例l l单位体积的能量单位体积的能量(电场能量密度电场能量密度)为为6-8 6-8 电场的能量电场的能量电场的能量电场的能量 讨论：讨论：(1)(2)电场具有能量是电场物质性的一种表现电场具有能量是电场物质性的一种表现对对任意电场适用任意电场适用6-8 6-8 电场的能量电场的能量电场的能量电场的能量 例例9真空中一个半径为真空中一个半径为R的薄球壳，其上带的薄球壳，其上带有均匀分布的电荷有均匀分布的电荷Q，求静电场的总能量，求静电场的总能量解：解：电场分布在球壳的外部空间电场分布在球壳的外部空间6-8 6-8 电场的能量电场的能量电场的能量电场的能量l l静电场的总能量为静电场的总能量为 例例10空气平板电容器的极板面积为空气平板电容器的极板面积为S，极板，极板间距为间距为d，其中插入一块厚度为，其中插入一块厚度为d的平行铜板。的平行铜板。现在将电容器充电到电势差为现在将电容器充电到电势差为U，切断电源，切断电源后再将铜板抽出。试求抽出铜板时外力所作后再将铜板抽出。试求抽出铜板时外力所作的功的功外力的功等于抽出铜外力的功等于抽出铜板前后该电容器电能板前后该电容器电能的增量的增量解：解：法法1 电容储存能量的观点电容储存能量的观点6-8 6-8 电场的能量电场的能量电场的能量电场的能量 l l抽出铜板前的电容抽出铜板前的电容l l极板上的电荷不变极板上的电荷不变6-8 6-8 电场的能量电场的能量电场的能量电场的能量l l抽出铜板后电容为抽出铜板后电容为 6-8 6-8 电场的能量电场的能量电场的能量电场的能量法法2 电场是能量携带者的观点电场是能量携带者的观点铜板抽出前后铜板抽出前后:不变不变不变不变