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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。感谢您,8.7,电容 电容器,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,+,导体带电,q,表面,曲率大,s,大 大,太大 空气分子被击穿,（等效为电偶极子，被拉开成为正、负离子）,漏电,所以：,给定导体容纳电荷能力是有限,又：,对孤立导体，,s,和,曲率相关,故：,不一样形状导体，容纳电荷能力是不一样,如：,为描述不一样形状导体容纳电荷能力，引入一个新物理量,电 容,第1页,1,一.孤立导体电容,试验指出：一个孤立导体容电能力,和,导体形状,相关,和,导体本身电势,相关，而且,：,要求：,当导体 时，其容纳电荷量，,称为该导体,电容,定义：,孤立导体电容，即导体所带电量和其电势,比值。,相对于,处电势值,仅和形状相关,单位：,法拉,F,为确定给定形状孤立导体容电能力，引入,电容,第2页,2,不过：,一个孤立导体，并不能用来做电容器，因为：,容量小,能量分散,电容值易受外界干扰,（电势易受外界影响）,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,A,+,+,+,+,B,因为导体,B,引入,二.电容器电容,利用静电屏蔽原理,一个接地空腔导体壳,q,-,q,A,B,内、外电场互不影响,不受外界干扰,这一导体组合称为,电容器,，其电容：,第3页,3,表示电容器容纳电荷能力，其大小只取决于电容器本身,结构、大小、形状及介质，与带电是否无关,。,若不接地，和 与外界相关，但 仍与外界无关，上述定义仍成立。,实际问题中，对电容器屏蔽要求并不如此苛刻。,普通电容器形状,二平行导体板,二共轴圆柱导体壳,二同心导体球壳,当二极板间电压为,1伏,时，,一个极板上,所带电量，称为该,电容器电容,讨论：,第4页,4,三.电容计算,计算标准：,从定义式出发,设带电导体组合,1.孤立导体球,R,e,0,求：,C,设：,导体球带电,q,则：,第5页,5,真空时：,设：,二板分别带电,加入介质：,2.平行板电容器,d,S,S,d,2,，,真空或充有介质,e,r,第6页,6,讨论：,（1）电容仅与电容器形状（,S,d,），介质（,e,0,e,r,）,相关，与带电是否无关。,（2）加入介质，,C,增大,e,r,倍（,提升容电能力一个方法,）。,（3）定义式中，,q,是一个导体板上所带,自由电荷,，,与束缚电荷无关。,（,4）电容器上标有两个数据,如：,5pF 100V,容电能力,耐压程度，击穿电压,电介质通常不导电，在外场中，等效分子电偶极子转向。但当电场很强时，电偶极子被拉断，成为正、负离子而导电，绝缘性遭到破坏，即电解质被击穿，对应电场强度和电压称为,击穿电场和击穿电压,。,所以，电容器二端加电压不能超出击穿电压。,第7页,7,3.球形电容器,R,1,R,2,二个半径分别为,R,1,R,2,同心球壳，,内充有均匀电介质,e,r,设：,二板分别带电,二球壳间电场为：,第8页,8,4.同轴柱形电容器,二同轴柱形极板，已知,R,1,R,2,l,e,r,（,l,R,）,R,1,R,2,l,设：,二板单位长度上电荷,为,二极板间任一点电场为：,第9页,9,5.分布电容,（书上：,P,335,例：,8.32,）,求：,半径为,r,，相距为,d,二导线间单位长度电容,+,l,-,l,r,d,x,o,P,x,设：,二导线分别带电,建立坐标入图，二导线间（同一平面内）,任一点,P(,x,),处场强：,量值普通很小,可忽略,但,高频电路,中,必须考虑分布电容.,实际工作,中,用试验测量得到.,第10页,10,四.电容器串、并联,电容器性能规格中有2个主要指标：,电容量和耐压能力,。实际使用时，为提升容量或耐压能力，可把电容器,并或串联,起来使用。,1.提升电容量,并联,2.提升耐压能力,串联,第11页,11,8.8,电场能量,电荷间存在着相互作用静电力；,一个带电体系形成过程是外力克服电场力做功过程，是体系能量积叠过程，是静电场建立过程。,依据能量守恒和转化，外力对系统做功等于系统能量增量，所以,任何带电系统都含有能量,。,一.带电系统含有能量,以平行板电容器为例，来讨论带电系统能量：,第12页,12,设在时间,t,内，从,B,板向,A,板迁移了电荷,A,B,+,在将,d,q,从,B,板迁移到,A,板需作功,极板上电量从,0,Q,作总功为,（1）任何形状电容器能量均为上式。,（2）在详细问题中：,当二板上,Q,不变时，用 方便,当二板间,D,u,不变时，用 方便,第13页,13,二.电场能量,1.,带电系统含有能量储存在电场中,电容器充电过程,带电系统形成过程,建立电场过程,能量积叠过程,所以：带电系统能量就是电场能量。,以平行板电容器为例：,在静电场中回答不出来这一问题，因为静电荷和它所激发场同时存在；在交变电磁场中就可看出，能储存于场中。,第14页,14,2.,场能密度,单位体积中电场能量,w,在上例中：平板间为均匀电场,均匀电场中：,非均匀电场中：,电场占据空间,电场含有能量是电场物质性一个表现。上式表明：只要空间存在电场，则场中任意处，单位体积电场,中储存能量均为 ，,此结果对任意电场普遍成立,。,第15页,15,例：,带电金属球,R q,e,0,求：,W,球内没有电场，没有电场能量,球外有一球对称非均匀电场,在,r,处取,d,r,球壳,储存能量：,又利用公式：,可得：,从能量可推算电容,第16页,16,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,例：,均匀带电球,R q,e,0,求：,W,第17页,17,问：,二个相同,R q,带电球面,和,均匀带电球体,，哪个电场能量大？,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+q,-q,+q,+q,损失能量用于搬运电荷,第18页,18,第四本作业：,P9,一、2 平行板电容器,空 气,介 质,不变,Q,不变,u,第19页,19,