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文档简介

1、静电场的能量12一个物体带了电就说它具有了静电能。 分析带电体的带电过程：物体所带电量是由众多电荷元聚集而成的，是蚂蚁搬家式的。 这种聚集过程是需要外界做功的。外界所作的总功必定等于带电体系电势能的增加。 3能量是定域于场的，静电能是定域于静电场的。 一个带电体系所具有的静电能就是该体系所具有的电势能，它等于把各电荷元从无限远离的状态聚集成该带电体系的过程中，外界所作的功。 带电体系所具有的静电能是由电荷所携带呢，还是由电荷激发的电场所携带？能量定域于电荷还是定域于电场？在静电场中没有充分的理由，但在电磁波的传播中能充分说明场才是能量的携带者。4可以用静电场场量来表示静电能。 下面从平行板电容

2、器两极板间的电场的能量得出电场能的一般表示式。5 在电容器充电过程中,设某时刻两极板间的电压为UAB , 在外力作用下持续地将 dq 电量从负极板移到正极板时，外力因克服静电场力作的功为：所以在电容器中储存的能量为：+ + + + + + + + +- - - - - - - - -+6因为电容器中的电量、场强和电压分别为Q = S = E S , E=E0 /r=s / ,UAB = Ed 由此可以求得电容器中静电能量电容器中静电能的能量密度7在各向异性电介质中，一般说来D与E的方向不同，这时电场能量密度应表示为对于非匀强电场，在体元d 内的电场能量为整个电场的能量可以表示为8例：一个半径为

3、R，带电荷为q的金属球浸没在电容率为 的无限大均匀电介质中，求空间的电场能量。 rS解：因为球内没有电场，电场能为零，由高斯定理求得球外的电场强度为即 4r2 D = q解得电感应强度为 该处的能量密度为9在半径为 r 与 r+dr 之间的球壳的能量为空间的总能量为10例2：圆柱形电容器（同轴电缆），中间是空气，其击穿电场 ，外半径R2= 0.01 m。 求空气不被击穿时内半径 R1 取多大值可使电容器 存储的能量最多。 解:由高斯定理知不击穿时：11电场能量也可写成：要使电容器储能最多，可对上式求导：电容器的内半径：电容器不被击穿时的最大电势差：12例2：一平板电容器面积为S，间距d，用电源充电后两极板分别带电为+q和-q，断开电源，再把两极板拉至2d ，试求：1.外力克服电力所作的功；2.两极板间的相互作用力？解： 1. 根据功能原理可知，外力的功等于系统能量的增量；电容器两个状态下所存贮的能量差等于外力的功：初态末态13若把

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