2021-2022学年高二物理竞赛静电场的能量课件.pptx

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1、静电场的能量静电场的能量 把一个带电体系带电把一个带电体系带电Q的过程设想为不断地的过程设想为不断地把把dq从无穷远处搬移到带电体上的过程从无穷远处搬移到带电体上的过程.1、带电体、带电体Q静静电电场场的的能能量量外力克服电场力所做元功外力克服电场力所做元功:电场力所做元功电场力所做元功:外力的功转化为带电体的能量外力的功转化为带电体的能量:外力克服电场力所做总功外力克服电场力所做总功:例例:平板电容器平板电容器,两极板间距为两极板间距为d d,面积为面积为S S,其中放有一层其中放有一层厚度为厚度为t t的均匀电介质的均匀电介质,其相对电容率为其相对电容率为r r,求其电容求其电容C C。-

2、+-+-+-+-+-+-+dABSt-+-+-+-+-+解一：解一：dS注意注意:可应用电容器的串并联规律计算电容可应用电容器的串并联规律计算电容解：解：放入电介质后电容增加：放入电介质后电容增加：-+-+-+-+-+-+-+dABSt-+-+-+-+-+dABSt +-讨论：讨论：若在电容器中插入一块厚度为若在电容器中插入一块厚度为t的导体板的导体板,则电容则电容又为多少又为多少?+-dABSt-+例例 两半径为两半径为 的平行长直导线中心间距为的平行长直导线中心间距为 ，且，且 ,求单位长度的电容求单位长度的电容.单位长度的单位长度的电容电容解解 设两金属线的电荷线密度为设两金属线的电荷线

3、密度为2、平行板电容器、平行板电容器 图18-33 电容器的充放电注意：此式对任意电容器成立。注意：此式对任意电容器成立。一般地一般地,推广到任意电场推广到任意电场(非均匀非均匀,交变场交变场).将平行板电容器公式变形：将平行板电容器公式变形：电场能量密度电场能量密度计算某一空间体积内电场能量的方法计算某一空间体积内电场能量的方法（1）用高斯定理求）用高斯定理求 分布分布;（2）写出）写出 ，取体积元，取体积元dV;（3）积分）积分例例1:计算球形电容器两极板分别充电至计算球形电容器两极板分别充电至+Q、-Q时，球时，球 形电容器电场的能量。形电容器电场的能量。由于对称性，取半径为由于对称性，取半径为r，厚为，厚为dr的球壳，则的球壳，则O注意：可以由电容器的能量公式计算电容。注意：可以由电容器的能量公式计算电容。RQ例例2:一圆柱形电容器内外两极板的半径分别为一圆柱形电容器内外两极板的半径分别为 ,试证其带电后所储存的电场能量的一半是在半径为试证其带电后所储存的电场能量的一半是在半径为的圆柱面内部。的圆柱面内部。证证:圆柱状电容器中的场强圆柱状电容器中的场强 静电场中的导体和介质小结静电场中的导体和介质小结导体是等势体导体是等势体介质介质小结导体导体 内外电场内外电场静电平衡静电平衡表面电荷表面电荷高斯定理高斯定理能量能量电容电容