电容-电容器-(大学物理)课件

第3节电容电容器问：给定导体，其容纳电荷的量有无限制?导体漏电周围空气被击穿(电离)如何描写不同形状导体容纳电荷的能力呢？“电容”答：1.一个给定导体其容纳电荷能力有限

2.不同形状导体容纳电荷能力是不同的分析：第3节电容电容器问：给定导体，其容纳电荷的量有无限制?导一、孤立导体的电容

：电容，

SI：C/V=F（法拉）

当U=1v时，导体上所容纳的电荷即为电容

比值：实验指出：当孤立导体带电量增加，电势也随之增加

但电量和电势的比值始终恒定说明该比值反映了导体的电学自然属性注：孤立导体的电容既不依赖于所带电量也不依赖于电势一、孤立导体的电容：电容，SI：C/V=F（法拉）当U例：孤立导体球解：

=

注：电容与导体是否带电无关

与导体几何因素和周围介质有关（F）

例：孤立导体球解：=注：电容与导体是否带电无关与导体几二、电容器及电容(正极板)

(负极板)

由彼此绝缘、相距很近的两导体构成实验与理论证明：常量注意：C

取决于电容器的形状、大小、相对位置及其间介质

：电容

二、电容器及电容(正极板)(负极板)由彼此绝缘、相距很三、几种典型的电容器

1、平行板电容器

=

=

，

1、加入介质是提高电容的一种方法

2、电容器上通常标注的2个数据，eg：5PF，100v耐压限度三、几种典型的电容器1、平行板电容器==，1、加2、球形电容器=

=

，

讨论：固定，

，

===2、球形电容器==，讨论：固定，，===3、柱形电容器

=

=

=

=

，

3、柱形电容器====，回顾：：电容，

SI：C/V=F（法拉）

比值：1、孤立导体的电容：

孤立导体的电容与导体几何因素和周围介质有关2、电容器的电容：(正极板)

(负极板)

：电容

电容器电容取决于电容器的形状、大小、相对位置及其间介质

回顾：：电容，SI：C/V=F（法拉）比值：1、孤立导体例：求电容。

解：

，

=

=

=

不成立的情况：

IIIIt,II

例：求电容。解：，===不成立的情况：IIII例：导体球，外包一层电介质求：电容

解：

=

=

=

+

+

=

=

=

例：导体球，外包一层电介质求：电容解：===++第4节电场的能量当A已带有电荷，具有电势为u时，一、带电体系的能量该系统所具有的电势能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，外力所做的功外力不做功

外力开始克服静电力做功

再把dq从，外力克服静电力做功dA

随着q，u，第二个dq从

，===第一个dq从

，搬运同样多的dq，外力做的功dAdq电势能的增量第4节电场的能量当A已带有电荷，具有电势为u在A带电的全部过程中，外力做功为变力做功

此功全部转化为A这个带电体系的能量例：孤立导体球的静电能解：

，=

=

在A带电的全部过程中，外力做功为变力做功此功全部转化为A这二、电容器的能量

已搬运的电荷电势差搬运过程外力克服电场力作功外力克服电场力作功的总和：电容器的能量=

=

，

=

=

电容器储能公式

注:任意形状的电容器，其能量均为上式二、电容器的能量已搬运的电荷电势差搬运过程外力克服电场力三、电场的能量=

=

=

能量分布在电场中

电场是能量的携带者

电场能量密度

，

=

适用任意电场——带电系统的能量三、电场的能量===能量分布在电场中电场是能量的携均匀电场，

非均匀电场，

=

例：孤立导体球电场的能量解：

=

=

均匀电场，非均匀电场，=例：孤立导体球电场的能量解：计算带电系统静电能或电场能量的方法：(1)电容器，(2)已知，=

(3)搬运方法，

例：两个相同R和Q的球面和球体，带电均匀，哪个电能大？计算带电系统静电能或电场能量的方法：(1)电容器，(2)已例：平板电容器各参量（真空中）在充入介质时有何变化？分析两种条件下，为何E会出现不同的结果？当Q不变时当U不变时

真空1.当Q不变时，介质被极化，消耗电能，2.当U不变时，介质被极化，消耗电能，但电源会提供能量以保持U不变，所以不变例：平板电容器各参量（真空中）在充入介质时有何变化？分析两种解之得：U相同：Q守恒：

解：例：两相同的电容器，充电后与电源断开，然后在1中充入介质，问如何变化？假设原来各带电解之得：U相同：Q守恒：解：例：两相同的电容器，充电后与解之得：U不变：Q相等：

解：例：两相同的电容器，串联与电源相接，然后在1中充入介质，问如何变化？解之得：U不变：Q相等：解：例：两相同的电容器，串联与电等值电容等值电容（1）提高电容器电容量——并联（2）提高电容器耐压能力——串联耐压能力不变电容提高耐压能力提高电容减小电容器的串并联：等值电容等值电容（1）提高电容器电容量——并联（2）提高电容四、电荷与外电场的相互作用外电场，

、受力

电势能

点电荷

点电荷系

带电体

研

究

对

象

注意：

、是外电场的场强和电势

不包括研究对象自身产生的电场和电势A

B

例：两块导体板的

相互作用力

解：四、电荷与外电场的相互作用外电场，、受力电势能点电荷第3节电容电容器问：给定导体，其容纳电荷的量有无限制?导体漏电周围空气被击穿(电离)如何描写不同形状导体容纳电荷的能力呢？“电容”答：1.一个给定导体其容纳电荷能力有限

2.不同形状导体容纳电荷能力是不同的分析：第3节电容电容器问：给定导体，其容纳电荷的量有无限制?导一、孤立导体的电容

：电容，

SI：C/V=F（法拉）

当U=1v时，导体上所容纳的电荷即为电容

比值：实验指出：当孤立导体带电量增加，电势也随之增加

但电量和电势的比值始终恒定说明该比值反映了导体的电学自然属性注：孤立导体的电容既不依赖于所带电量也不依赖于电势一、孤立导体的电容：电容，SI：C/V=F（法拉）当U例：孤立导体球解：

=

注：电容与导体是否带电无关

与导体几何因素和周围介质有关（F）

例：孤立导体球解：=注：电容与导体是否带电无关与导体几二、电容器及电容(正极板)

(负极板)

由彼此绝缘、相距很近的两导体构成实验与理论证明：常量注意：C

取决于电容器的形状、大小、相对位置及其间介质

：电容

二、电容器及电容(正极板)(负极板)由彼此绝缘、相距很三、几种典型的电容器

1、平行板电容器

=

=

，

1、加入介质是提高电容的一种方法

2、电容器上通常标注的2个数据，eg：5PF，100v耐压限度三、几种典型的电容器1、平行板电容器==，1、加2、球形电容器=

=

，

讨论：固定，

，

===2、球形电容器==，讨论：固定，，===3、柱形电容器

=

=

=

=

，

3、柱形电容器====，回顾：：电容，

SI：C/V=F（法拉）

比值：1、孤立导体的电容：

孤立导体的电容与导体几何因素和周围介质有关2、电容器的电容：(正极板)

(负极板)

：电容

电容器电容取决于电容器的形状、大小、相对位置及其间介质

回顾：：电容，SI：C/V=F（法拉）比值：1、孤立导体例：求电容。

解：

，

=

=

=

不成立的情况：

IIIIt,II

例：求电容。解：，===不成立的情况：IIII例：导体球，外包一层电介质求：电容

解：

=

=

=

+

+

=

=

=

例：导体球，外包一层电介质求：电容解：===++第4节电场的能量当A已带有电荷，具有电势为u时，一、带电体系的能量该系统所具有的电势能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，外力所做的功外力不做功

外力开始克服静电力做功

再把dq从，外力克服静电力做功dA

随着q，u，第二个dq从

，===第一个dq从

，搬运同样多的dq，外力做的功dAdq电势能的增量第4节电场的能量当A已带有电荷，具有电势为u在A带电的全部过程中，外力做功为变力做功

此功全部转化为A这个带电体系的能量例：孤立导体球的静电能解：

，=

=

在A带电的全部过程中，外力做功为变力做功此功全部转化为A这二、电容器的能量

已搬运的电荷电势差搬运过程外力克服电场力作功外力克服电场力作功的总和：电容器的能量=

=

，

=

=

电容器储能公式

注:任意形状的电容器，其能量均为上式二、电容器的能量已搬运的电荷电势差搬运过程外力克服电场力三、电场的能量=

=

=

能量分布在电场中

电场是能量的携带者

电场能量密度

，

=

适用任意电场——带电系统的能量三、电场的能量===能量分布在电场中电场是能量的携均匀电场，

非均匀电场，

=

例：孤立导体球电场的能量解：

=

=

均匀电场，非均匀电场，=例：孤立导体球电场的能量解：计算带电系统静电能或电场能量的方法：(1)电容器，(2)已知，=

(3)搬运方法，

例：两个相同R和Q的球面和球体，带电均匀，哪个电能大？计算带电系统静电能或电场能量的方法：(1)电容器，(2)已例：平板电容器各参量（真空中）在充入介质时有何变化？分析两种条件下，为何E会出现不同的结果？当Q不变时当U不变时

真空1.当Q不变时，介质被极化，消耗电能，2.当U不变时，介质被极化，消耗电能，但电源会提供能量以保持U不变，所以不变例：平板电容器各参量（真空中）在充入介质时有何变化？分析两种解之得：U相同：Q守恒：

解：例：两相同的电容器，充电后与电源断开，然后在1中充入介质，问如何变化？假设原来各带电解之得：U相同：Q守恒：解：例：两相同的电容器，充电后与解之得：U不变：Q相等：

解：例：两相同的电容器，串联与电源相接，然后在1中充入介质，问如何变化？解之得：U不变：Q相等：解：例：两相同的电容器，串联与电等值电容等值电容（