22电容电容器ppt课件

1、2.2 电容和电容器电容和电容器1、孤立导体的电容、孤立导体的电容孤立导体：导体，附近没有其它导体和带电体孤立导体：导体，附近没有其它导体和带电体电容：一个荷电电容：一个荷电Q的孤立导体，电势为的孤立导体，电势为U (无穷远无穷远处为电势零点处为电势零点)，则，则C=Q/U。物理意义：物理意义：电容表征使导体每升高单位电势所需的电量电容表征使导体每升高单位电势所需的电量电容描述导体几何性质的物理量电容描述导体几何性质的物理量 C由导体的形状，大小及周围的环境决定由导体的形状，大小及周围的环境决定(介质）介质）C值与导体所带电量多少和电势大小无关值与导体所带电量多少和电势大小无关2、 电容器及其

2、电容电容器及其电容构成：构成：两个彼此绝缘而又互相靠近的导体组成的系统两个彼此绝缘而又互相靠近的导体组成的系统两个导体带有等量异号的电荷，两个导体带有等量异号的电荷，Q特点：特点：电容值大电容值大静电屏蔽静电屏蔽ABABQQCUUU几种典型的电容器几种典型的电容器1 1平板电容器：极板面积平板电容器：极板面积 S S ，间距间距 d ( S d 2 ) d ( S d 2 )令两极板电量分别为令两极板电量分别为QQ，则极板间场强为：，则极板间场强为：两极板间电势差：两极板间电势差：电容：电容：SE00Q Q 0SddEUUUABBABAUUCQEdSABqq（是均匀电场）（是均匀电场）平板电容

3、器电容：平板电容器电容： 0dSC 0 , , dS仅由仅由 决议，与其所带电量、极板间电压无关。决议，与其所带电量、极板间电压无关。2 2） 球形电容器球形电容器两板间场强：两板间场强：(3) 电容：电容：ABBAABRRRRUqC 0 4 20 4rqE (1) 充电充电 ；q (2) 两极板间电势差：两极板间电势差：两极板的半径两极板的半径) ( , AABBARRRRR ABARBR)11( 4d 4020BAABRRqrrqU ARBRq q 0 , , dS仅由仅由 决议，与其所带电量、极板间电压无关。决议，与其所带电量、极板间电压无关。 讨论：讨论：(1) 假设假设, ABRRd

4、 , , BARRd 那么：那么： dRRRRRCAABBA200 4 4 dS0 可视为平板电容器的电容。可视为平板电容器的电容。(2) 假设假设ABRR )1( 4 4 00BABBAABBARRRRRRRRRC 40AR 可视为孤立导体球的电容。可视为孤立导体球的电容。 4 0ABBARRRRC 球形电容器电容：球形电容器电容：或或 孤立导体球可视为一个极板在孤立导体球可视为一个极板在 处的球形电容器。处的球形电容器。 RARBrBAl3 3） 圆柱形电容器圆柱形电容器3 3） 圆柱形电容器圆柱形电容器rE0 2 ABRRABRRrrUBAln 2d 2 00 (3) 电容：电容： )l

5、n( 20ABABRRLUqC (1) 充电充电 ，q (2) 两极板间电势差：两极板间电势差：两板间场强：两板间场强：两极板的半径为两极板的半径为 , ) ( , AABBARRRRR 长为长为 L L 。LARBRABq q 0 , , dS仅由仅由 决议，与其所带电量、极板间电压无关。决议，与其所带电量、极板间电压无关。计算电容的一般方法计算电容的一般方法电容器电容的计算大致可按如下步骤进行：电容器电容的计算大致可按如下步骤进行： 先假设两个极板分别带有先假设两个极板分别带有+Q和和-Q的电量，计算极的电量，计算极板间的电场强度通常利用高斯定律关键板间的电场强度通常利用高斯定律关键 根据

6、电场强度求出两极板的电势差根据电场强度求出两极板的电势差 由极板电量和两极板电势差计算电容由极板电量和两极板电势差计算电容QCU AB例例 平行无限长直导线平行无限长直导线 知知:a、d、d a 求求:单位长度导线间的单位长度导线间的C 解解: 设设场强分布场强分布)xd(xE 0022 导线间电势差导线间电势差 BAadaBAdxEldEuuaadln 0 adln0 电容电容adlnuuCBA0 daOXEPx4、电容器储能、电容器储能 电容器的能量是如电容器的能量是如何储存起来的？何储存起来的？ 电容器极板上的电电容器极板上的电荷是一点一点聚集荷是一点一点聚集起来的，聚集过程起来的，聚集

7、过程中，外力克服电场中，外力克服电场力做功力做功 电容器电容器体系静电能。体系静电能。 一极板上电一极板上电子拉出子拉出 e为正）为正） 另一极板另一极板上得电上得电子为负）子为负）电源做功电源做功 消耗化学能消耗化学能 设电容器的电容为设电容器的电容为C，某一瞬时极板带电量绝对值，某一瞬时极板带电量绝对值为为q(t)，则该瞬时两极板间电压为，则该瞬时两极板间电压为 此时搬运电量为此时搬运电量为dq的电子，电源作多少功？的电子，电源作多少功？Ctqtu)()( )edAdWu t dqCQdqCtqdqtuWQQe20021)()(静静电电能能电量电量 0Q 电容器储能公式的推广 孤立导体孤立

8、导体QUCUCQWe21212122iSeiiniiiedSUUQW2121n一组导体一组导体1、2、n第第i个电荷的个电荷的电量电量第第i个电荷个电荷的电势的电势Q=CU nqqqq 211 1） 电容器的并联电容器的并联 nCCCC 21Uq1C1q2C2q3C3 特点特点 UUUUn 21UqqqUqCn 213、电容器的连接、电容器的连接 阐明：等效电容比阐明：等效电容比每一个并联电容值每一个并联电容值高，但耐压值受到高，但耐压值受到并联电容最低耐压并联电容最低耐压值的限制值的限制. .2电容器的串联电容器的串联 特点特点 U1U2U3Uq2q1 -q1q3-q2-q3qqqqn 21

9、nUUUU 21qUUUqUCn 211即即 nCCCC111121 阐明：等效电容值比每一个串联电容值小，但耐压值提高阐明：等效电容值比每一个串联电容值小，但耐压值提高. .电容单位电容单位单位：库仑单位：库仑/伏特，简称法拉，记作伏特，简称法拉，记作F1F(微法拉微法拉)=10-6F，1pF(微微法拉微微法拉)=10-12F例例：求孤立导体球的电容，设半径为：求孤立导体球的电容，设半径为R。注：注：孤立导体的电容越大，孤立导体的电容越大，U一定时储存的一定时储存的Q越越多多孤立导体的半径越大，电容越大孤立导体的半径越大，电容越大2000dd444RRQQUrRrQCRUEr思索：用孤立导体

10、球要得到思索：用孤立导体球要得到1F 的电容，球半径的电容，球半径为大？为大？孤立导体的电容一般很小，不能满足使用的需孤立导体的电容一般很小，不能满足使用的需求求实际的电容附近存在其他导体，孤立导体近似实际的电容附近存在其他导体，孤立导体近似难满足难满足导体的电势，与周围的电荷、导体及介质有关导体的电势，与周围的电荷、导体及介质有关93046011F 9 10 (m)10447 10,(6.4 10 m)EEEECRRRRCRFR时，时，电容器元件电容器元件 分类分类 按结构：固定电容器、可变电容器和半可调按结构：固定电容器、可变电容器和半可调电容电容 按介质：无机、有机、电解电容器、液体按介质：无机、有机、电解电容器、液体 按用途：高频旁路、低频旁路、滤波、调谐、按用途：高频旁路、低频旁路、滤波、调谐、高频耦合、低频耦合、小型电容器。高频耦合、低频耦合、小型电容器。 作用：通交流、阻直流作用：通交流、阻直流 隔直流：阻止直流通过而让交流通过。隔直流：阻止直流通过而让交流通过。 旁路：为交流电路中某些并联的元件提供低旁路