大学物理电容器与电场能量

关于大学物理电容器与电场能量第1页，共23页，2023年，2月20日，星期三2

表明：电容只与导体的几何形状、大小因素和介质有关,与导体是否带电无关。例1、求

半径为R的孤立导体球的电容。电势为电容为R第2页，共23页，2023年，2月20日，星期三3

通常,由彼此绝缘相距很近的带有等量异号电荷的两导体构成电容器。极板A极板B+

Q-

Q

UAB使两导体极板带电两导体极板的电势差二、电容器及电容电容说明：电容大小只取决于极板的形状、大小、相对位置以及极板间介质；反映了电容器容纳电荷的能力和本领。第3页，共23页，2023年，2月20日，星期三4云母电容器第4页，共23页，2023年，2月20日，星期三5聚脂膜电容器第5页，共23页，2023年，2月20日，星期三6电解（氧化膜）电容器第6页，共23页，2023年，2月20日，星期三dUABS+Q-Q(1)平行板电容器（1）C与极板面积成正比，与极板间距离成反比。3）求；4求.1）设两极板分别带电；2求

；计算电容一般步骤

（2）若填充电解质第7页，共23页，2023年，2月20日，星期三8(2)球形电容器R1+Q-QR2ab若填充电解质第8页，共23页，2023年，2月20日，星期三9(3)柱形电容器R1R2l第9页，共23页，2023年，2月20日，星期三例2

平行平板电容器的极板是边长为的正方形，两板之间的距离.如两极板的电势差为，要使极板上储存的电荷,边长应取多大才行.解第10页，共23页，2023年，2月20日，星期三111.电容器的串联令等效四、电容器的串并联第11页，共23页，2023年，2月20日，星期三122.

电容器的并联等效令第12页，共23页，2023年，2月20日，星期三13并联电容器的电容等于各个电容器电容的和串联电容器总电容的倒数等于各串联电容倒数之和

当电容器的耐压不够时,常用串联提高耐压能力。使用并联可以提高容量。电介质的绝缘性能遭到破坏,称为击穿。

有介质后电容增大

电容器所能承受的不被击穿的最大场强叫做击穿场强。第13页，共23页，2023年，2月20日，星期三++++++++++-----------

例3

一平行平板电容器充满两层厚度各为和的电介质，它们的相对电容率分别为和,极板面积为.求（1）电容器的电容；（2）当极板上的自由电荷面密度的值为时，介质分界面上极化电荷面密度.------++++++++++++------解（1）第14页，共23页，2023年，2月20日，星期三+++++-----++++++++---------+++++-----第15页，共23页，2023年，2月20日，星期三+++++-----++++++++---------+++++-----（2）第16页，共23页，2023年，2月20日，星期三17.电容器两极板间具有能量。4.7静电能

有关电场能量,历史上有两种观点:1.电荷是能量的携带者；2.电场是能量的携带者。

在电磁波的传播中,如通讯工程中,能够充分说明电场是能量的携带者。

电容器放电是能量从电容器到用电器上消耗过程。

以平行板电容器为例,来计算电场能量。?第17页，共23页，2023年，2月20日，星期三18一、电容器储存的静能量在时间t内,外力从B

板向A

板迁移了电荷将dq

从B

迁移到A

,外力需作功极板上电量从0—Q

外力作的总功AB++++++++++++++++—————————————两极板间的电势差第18页，共23页，2023年，2月20日，星期三19忽略边缘效应,对平行板电容器有二、电场的能量密度非均匀电场中（适用于所有电场）第19页，共23页，2023年，2月20日，星期三20讨论1.电容器所具有的能量与极板间电场E

有关,能量与电场存在的空间有关,电场携带了能量。2.能量密度具有普遍性。第20页，共23页，2023年，2月20日，星期三21例1

均匀带电的球体，半径为R，带电量为Q

。

RQ求:从球心到无穷远处的电场能量。解:r取体积元第21页，共23页，2023年，2月20日，星期三22例2

一电容器的电容C1=1μF,充电电压u1=100V，另一电容器的电容C2=2μF,充电电压u2=200V。现把这两个电容并联