2014静电场中的导体2(电容器)...ppt

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1、14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版1一一 孤立导体的电容孤立导体的电容孤立导体：孤立导体：空空间只有一个导间只有一个导体，在其附近体，在其附近没有其它导体没有其它导体和带电体和带电体电荷分布只与表面几何形状有关电荷分布只与表面几何形状有关QnQ n nVV 作业：作业：P97：6,1014-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版2单位：单位：定义：定义：孤立孤立导体的电容为导体的电容为孤孤立立导体所带电荷导体所带电荷Q与其电势与其电势V的比值的比值.14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版3物理意义：物理意义：使导体升高单位电势所需电量使导体升

2、高单位电势所需电量反映导体储存电荷的本领反映导体储存电荷的本领影响因素：影响因素：与导体的形状、大小和周围介质有关与导体的形状、大小和周围介质有关与与Q、V无关无关14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版4例例 球形孤立导体的电容球形孤立导体的电容 地球地球解解 让导体球带电让导体球带电Q,电荷分布在导体球外电荷分布在导体球外表面，相当于一个均匀带电球面，电势值表面，相当于一个均匀带电球面，电势值 14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版5q在在导导体体A的近旁有其它的近旁有其它导导体，体，则这导则这导体的体的电势电势不仅不仅与它自己所带电量与它自己所带电量Q的

3、多的多少有关，还取决于其它导少有关，还取决于其它导体的位置、形状及电量。体的位置、形状及电量。电荷电荷q使邻近导体表面产生感应电荷，它们使邻近导体表面产生感应电荷，它们将影响空间的电势分布和每个导体的电势。将影响空间的电势分布和每个导体的电势。二二 电容器电容器1 电容器及其电容电容器及其电容14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版6如何解决？如何解决？用一个封用一个封闭闭的的导导体壳体壳B把把导导体体A包包围围起来，并将起来，并将B接地接地壳外的壳外的导导体就不会影响体就不会影响A的的电势电势。这时这时若使若使导导体体A带电带电Q，导导体壳体壳B的内表的内表面将面将带电带电-

4、Q，随着，随着Q的增加，腔内的场强的增加，腔内的场强将按比例地增大，因此仍可定义它的电将按比例地增大，因此仍可定义它的电容为容为电容的定义式电容的定义式14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版7 导体壳导体壳B和其腔内的导体和其腔内的导体A组成的导组成的导体系，叫做电容器。体系，叫做电容器。组成电容器的两导体叫做电容器的极板。组成电容器的两导体叫做电容器的极板。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量绝对值电量绝对值Q与两极板电势差的比值与两极板电势差的比值.14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版8 电容的大小仅与导体电容的大小仅与

5、导体的的形状形状、相对位置相对位置、其间、其间的电的电介质介质有关，与所带电有关，与所带电荷量荷量无关无关.注意注意思考：思考：电容器的电容能不能定义为电容器的电容能不能定义为C=Q/VA影响影响VA的因素有哪些？的因素有哪些？14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版9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2 电容器的电容器的分类分类14-6 14-6 电容器电容器

6、物理学物理学第五版第五版10固定电容器固定电容器可变电容器可变电容器微调电容器微调电容器电解电容器电解电容器+-电容器的符号：电容器的符号：14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版113 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 （3 3）求两极板间的电势差求两极板间的电势差U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14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版12例例1 平行平行平板电容器平板电容器解解+-14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版13例例2球形电容器的

7、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解解孤立导体球电容孤立导体球电容14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版14电容为电容为令令通常情况下通常情况下14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版15设内外球带分别带电设内外球带分别带电Q如外部存在其他带电体，以上计算电容的如外部存在其他带电体，以上计算电容的过程需修正吗？过程需修正吗？A,B的电势变吗？的电势变吗？若内部存在带电体呢？若内部存在带电体呢？qQout 14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版16例例3 圆柱形电容器圆柱形电容器设设两圆两圆柱柱面单位长度上分别带电面单位

8、长度上分别带电解解+-+-14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版17平行板电平行板电容器电容容器电容+-+-14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版18（4 4）电介质电容器电介质电容器真空电容器与充满某种均匀电介质时电容真空电容器与充满某种均匀电介质时电容器相比器相比 r r叫做介质的相对介电常量（相对电容叫做介质的相对介电常量（相对电容率），它是表征电介质本身特性的物理率），它是表征电介质本身特性的物理量，是一个无量纲的纯数。量，是一个无量纲的纯数。叫做电介质的电容率，单位与真叫做电介质的电容率，单位与真空电容率相同。空电容率相同。14-6 14-6 电容

9、器电容器物理学物理学第五版第五版19注意：注意：1电容器是一种特制的两导体系统电容器是一种特制的两导体系统 极板间的电场分布仅由两极板的几何极板间的电场分布仅由两极板的几何形状和相对位置决定形状和相对位置决定静电屏蔽作用静电屏蔽作用严格说来，两极板应形成封闭空腔。严格说来，两极板应形成封闭空腔。当两块面积很大的导体板靠得很近时，当两块面积很大的导体板靠得很近时，板间区域可视为导体空腔。板间区域可视为导体空腔。14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版20电容器的电量用导线将两极板连接后，电量电容器的电量用导线将两极板连接后，电量变化值变化值两极板相向的两表面所带电量。两极板相向的

10、两表面所带电量。2任意导体组任意导体组存在电容，一般不称为电容存在电容，一般不称为电容器器电容受周围导体的影电容受周围导体的影响，不固定。响，不固定。14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版21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14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版2214-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版23三三 电容器的并联和串联电容器的并联和串联工厂生产的电容器是系列化的，当遇到工厂生产

11、的电容器是系列化的，当遇到所需的电容器在电容的数值或耐压能力所需的电容器在电容的数值或耐压能力方面不能满足要求时，可以把几个电容方面不能满足要求时，可以把几个电容器并联或串联起来使用器并联或串联起来使用 电容器的性能指标电容器的性能指标u耐压，指电容器工作时所能承受的电压值。耐压，指电容器工作时所能承受的电压值。u电容量：电容器的电容值。电容量：电容器的电容值。14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版241 电容器的串联电容器的串联总电容的倒数是各电总电容的倒数是各电容器电容的倒数之和容器电容的倒数之和总电容总电容C比串联的任一比串联的任一电容器的电容都小。电容器的电容都小。电

12、容器串联的物理电容器串联的物理实质相当于增加了实质相当于增加了极板的间距。极板的间距。14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版252 电容器的并联电容器的并联其物理实质相当于增加了电容器的极板面积。其物理实质相当于增加了电容器的极板面积。14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版26例例5 一球形电容器内外薄球壳的所带电量分一球形电容器内外薄球壳的所带电量分别为别为q和和Q，电势差为，电势差为U,则其电容为（则其电容为（）公式中的电量指两极等公式中的电量指两极等势时需从一极板至另一势时需从一极板至另一极板所迁移的电量。极板所迁移的电量。14-6 14-6 电容器电

13、容器物理学物理学第五版第五版27例例6 6 三平行板三平行板A A、B B、C C面积均为面积均为200cm2,A,A、B B间相距间相距4.0mm.A A、C C间相距间相距2.0mm,B,B和和C C两板都两板都接地接地.如果使如果使A A板带正电板带正电3 10-7C,求求:(1)(1)B B、C C板上感应电荷；板上感应电荷；(2)(2)A A板的电势板的电势.AABC2mm4mm14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版28分析分析:由导体静电平衡性质及电荷守恒求解由导体静电平衡性质及电荷守恒求解.由电荷守恒由电荷守恒,得得 (1)(1)因因B B、C C两板接地两板接地 解解:(1)(1)设设A板的带电量为板的带电量为q,静电平衡时静电平衡时,B、C两两板在相对板在相对A板一侧表面有感应电荷分布板一侧表面有感应电荷分布,分别设分别设为为 、.(2)(2)A ABC14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版29其中其中 (3)(3)联立联立(1)(1)、(2)(2)、(3),(3),可解得可解得 (2)(2)因因B B、C C两板接地两板接地,故故 14-6 14-6 电容器电容器物理学物理学第五版第五版30等效于两个电容器的等效于两个电容器的并联并联.A ABCAACB