(4-5)电容-电容器--静电场的能量和能量密度资料.ppt

6.4 6.4 电容和电容器电容和电容器一一.孤立导体的电容孤立导体的电容5mL05mL导体具有储存电荷的本领导体具有储存电荷的本领 电容：电容：孤立导体所带电荷量孤立导体所带电荷量q q与其电势与其电势V V 的比值。的比值。单位：单位：法拉法拉（F=CV-1）16-4 6-4 电容电容 电容器电容器第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版例例 球形孤立导体的电容球形孤立导体的电容 地球地球 孤立导体孤立导体的电容的电容仅取决于仅取决于导体的几何形状导体的几何形状和和大大小小，与导体是否带电无关。，与导体是否带电无关。2二二.电容器电容器 电容器：电容器：一种储存电能的元件。一种储存电能的元件。由由电介质隔开电介质隔开的的两块两块任意形任意形状状导体导体组合而成。两导体称组合而成。两导体称为电容器的极板为电容器的极板。按形状：柱型、球型、平行板电容器按形状：柱型、球型、平行板电容器按型式：固定、可变、半可变电容器按型式：固定、可变、半可变电容器按介质：空气、塑料、云母、陶瓷等按介质：空气、塑料、云母、陶瓷等 特点：非孤立导体，由两极板组成特点：非孤立导体，由两极板组成1.1.电容器的电容器的分类分类36-4 6-4 电容电容 电容器电容器第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版2 2.电容器的电容电容器的电容 电容器电容器的电容为的电容为电容器一块极板电容器一块极板所带所带电荷电荷Q与与两极板电势差两极板电势差 的比值的比值.46-4 6-4 电容电容 电容器电容器第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版 电容的大小仅与导体的电容的大小仅与导体的形状形状、相对位置相对位置、其间的电其间的电介质介质有关，与所带电荷量有关，与所带电荷量无关无关.注意注意56-4 6-4 电容电容 电容器电容器第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版3 3 电容器电容的计算电容器电容的计算（1 1）设两极板分别带电设两极板分别带电Q 步骤步骤（4 4）由由C=Q/U求求C（2 2）求两极板间的电场强度求两极板间的电场强度（3 3）求两极板间的电势差求两极板间的电势差U66-4 6-4 电容电容 电容器电容器第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版例例1 平行平行平板电容器平板电容器解解+-：相对电容率：相对电容率76-4 6-4 电容电容 电容器电容器第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版由高斯定理高斯定理计算得：例例2 2 圆柱形电容器圆柱形电容器解解圆柱形电容器是由半径分别为圆柱形电容器是由半径分别为R1和和R2的同轴圆柱导体面的同轴圆柱导体面所构成，且圆柱体的长度所构成，且圆柱体的长度 比半径比半径R2大的多。两圆柱面大的多。两圆柱面之间充满相对电容率为之间充满相对电容率为 的电介质，求电容。的电介质，求电容。+-+-R1R2hr设设内内、外外圆柱面圆柱面带电带电量分量分别为别为+Q+Q和和-Q-Q，则单位长度，则单位长度上的电荷为上的电荷为86-4 6-4 电容电容 电容器电容器第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版圆柱形电容器圆柱形电容器+-+-96-4 6-4 电容电容 电容器电容器第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版平行板电平行板电容器电容容器电容+-+-两圆柱体两圆柱体面面间的间隙为间的间隙为d,当当106-4 6-4 电容电容 电容器电容器第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版例例3球形电容器的电容球形电容器的电容设内外球带分别带电设内外球带分别带电Q解解116-4 6-4 电容电容 电容器电容器第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版孤立导体球电容孤立导体球电容126-4 6-4 电容电容 电容器电容器第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版设两金属线的电荷线设两金属线的电荷线密度为密度为 例例4 4 两半径为两半径为R的平行长的平行长直导线，中心间距为直导线，中心间距为d，且，且dR,求单位长度的电容求单位长度的电容.解解136-4 6-4 电容电容 电容器电容器第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版146-4 6-4 电容电容 电容器电容器第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版1.电容器的串联电容器的串联各电容器都带有相同的电量各电容器都带有相同的电量*三三 电容器的并联和串联电容器的并联和串联156-4 6-4 电容电容 电容器电容器第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版2.电容器的并联电容器的并联各电容器上的电压相同各电容器上的电压相同 161、电容器的电能这个结论对所有电容器都成立。这个结论对所有电容器都成立。在给电容器充电时，电源要克服电场力做功，把电在给电容器充电时，电源要克服电场力做功，把电荷从一个极板移到另一个极板。电源做的功就变成了荷从一个极板移到另一个极板。电源做的功就变成了静电能而储存在电容器之中了。静电能而储存在电容器之中了。6-56-5电场的能量电场的能量+-+176-5 6-5 静电场的能量和能量密度静电场的能量和能量密度第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版+-+186-5 6-5 静电场的能量和能量密度静电场的能量和能量密度第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版二二 静电场的能量静电场的能量 能量密度能量密度电场空间所存储的能量电场空间所存储的能量 电场能量密度电场能量密度196-5 6-5 静电场的能量和能量密度静电场的能量和能量密度第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版例例1 如图所示如图所示,球形电容器的内、外半径球形电容器的内、外半径分别为分别为R1和和R2，所带电荷为所带电荷为Q若在两球若在两球壳间充以电容率为壳间充以电容率为 的电介质，问此电容器的电介质，问此电容器贮存的电场能量为多少？贮存的电场能量为多少？Q-Q20Q-Q解：解：由高斯定律可得电场强度为由高斯定律可得电场强度为能量密度为能量密度为半径为半径为r,r,厚度为厚度为drdr的球壳储存的电场能为的球壳储存的电场能为216-5 6-5 静电场的能量和能量密度静电场的能量和能量密度第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版（球形电容器）（球形电容器）讨讨 论论（1）（2）（孤立导体球）（孤立导体球）22