第二章电容优秀课件.ppt

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1、第二章电容第1 页，本讲稿共16 页二、电容器的电容对非孤立导体A,受到周围导体或带电体的影响解决办法利用静电屏蔽原理,用导体空腔B把导体A屏蔽起来2)腔内带电体一旦确定可证 UA-UB与qA成正比,电容器-由导体及包围它的导体壳组成的系统电容器的电容:结果:1)腔内电场不受腔外的影响腔内电场确定UAUB确定比例系数称为该导体组的电容两导体称为电容器的两个极板第2 页，本讲稿共16 页1)C只与电容器的大小、形状、电介质有关,而与电量、电压无关三、电容的计算方法例1:球形电容器解:设A球带电量为 q，板间场强为:板间的电势差:由电容定义:当RB时:孤立导体球的电容2)当两极板电量不等时,q应为

2、从接通开始到重新平衡为止所交换的电量说明:3)孤立导体可看作由孤立导体无限远组成的特殊电容器第3 页，本讲稿共16 页求电容步骤：1)使两极板带等量异性电荷并求其电场分布；2)由场强计算电势差；3)由电容定义式C=Q/U求C。例2:平行板电容器极板面积为S,板间距离为d解:设两板带电分别为+q和-q,板间场强:板间电势差:考虑:提高电容的途径第4 页，本讲稿共16 页例3:圆柱形电容器 圆柱形电容器为内径 RA、外径 RB 两同轴圆柱导体面 A 和B组成，圆柱体的长度 l，且 RBRAl，求电容。解:设内圆柱面带电为+q，作半径为 r、高为 l 的高斯柱面高斯面则单位长度的带电量为柱面间电势差

3、:电容第5 页，本讲稿共16 页四、电容的串联和并联1.电容器的串联等效特点:第6 页，本讲稿共16 页2.电容器的并联等效特点:串联可提高耐压能力,并联可提高电容量有介质后电容增大电介质的绝缘性能遭到破坏,称为击穿(br eakdown)，所能承受的不被击穿的最大场强叫做击穿场强第7 页，本讲稿共16 页例4:A、B面积为S,相距d,分别带电QA、QB,忽略边缘效应 求两板各表面的面电荷密度及两板间的电势差解:(1)在A、B内分别取P1、P2两点,联立求解上述方程得2134dP1P2A B由电荷守恒定律(2)两金属板间的电场：第8 页，本讲稿共16 页考虑；若板B接地，电荷和电场如何分布?B

4、板接地,UB=0A板电荷守恒,2134dP1P2A B联立求解上述方程得根据电荷分布可得各区电场分布I IIIII向右(如图)第9 页，本讲稿共16 页4 带电体系的静电能一、点电荷系的静电能1.两个点电荷组成的系统:q1 r q2 1)令q1不动q2或令q2不动q12.三个点电荷组成的系统:1)令q3 q1及q2作用于q3的电场力做功为2)令q2 只有q1作用于q2的电场力做功总功第10 页，本讲稿共16 页推广到n个点电荷组成的系统二、带电体系的静电能三、电容器的静电能设某一瞬时,两极板电量分别为q和-q,两极板电压为u,非静电力将dq从负极正极过程中所作的功：电容器的储能将Q从负极正极过

5、程中非静电作用力所作的总功:第1 1 页，本讲稿共16 页说明:非静电力搬运电荷的过程是电场建立的过程,电容器的能量 实际上是储存在建立的电场中,是电场的能量静电平衡条件性质 电容 电容器导体空腔 平行导体板电容器的储能求解电容的一般方法第二章 复习电力线作业:2.1.5 2.3.4 2.5.1 2.3.4A BA K B K第12 页，本讲稿共16 页例1 一个不带电金属球(半径为R)旁距球心为 r 处有一点电荷+q求:(1)金属球上感应电荷在球心处产生的场强(2)球心的电势(3)若将金属球接地，球上的净电荷为多少解:(1)感应电荷+q,，-q,分布于球表面r+qR(2)(3)将金属壳接地，

6、设球上有净电荷q1,U球=0，球的电势为解得r+qRq1第13 页，本讲稿共16 页第14 页，本讲稿共16 页例:一平行板电容器的板极面积为S，间距为d，两极板带电为q,将极板匀速拉开到2d.求:(1)外力所作的功;(2)两极板间的作用力;(3)如果与内阻为零的电源(U)相连,匀速缓慢地拉板,使距离变 为2d,求电容器的能量变化 解:(1)极板匀速拉动,拉动前后的电容外力作功等于电容器储能的增量d q-q储能电场能增量外力的功第15 页，本讲稿共16 页与内阻为零的电源相连，则电压不变电容器能量减少外力的功(2)两极板间的作用力;(3)如果与内阻为零的电源(U)相连,匀速缓慢地拉板,使距离变为 2d,求电容器的能量变化 第16 页，本讲稿共16 页