大学物理6.5电容器电场能量17页PPT文档
合集下载
人教版高物理ppt《电容器的电容》PPT(完整版)
【名校课堂】获奖PPT-人教版高物理p pt《电 容器的 电容》 PPT（ 完整版 ）推荐 （最新 版本） 推荐
【名校课堂】获奖PPT-人教版高物理p pt《电 容器的 电容》 PPT（ 完整版 ）推荐 （最新 版本） 推荐
(1)电容器放电的过程就是两极板电荷中和的过程。( √ ) (2)电容大的电容器所带电荷量一定多。( × ) (3)电容的单位有 F、μF、pF,1 F＝103 μF＝106 pF。( × ) (4)电容为 C 的电容器所带电荷量为 Q，若电荷量增大为 2Q，则电容变 为 2C。( × ) (5)电容器所带的电荷量 Q 是指电容器的一个极板上所带电荷量的绝对 值。( √ ) (6)公式 C＝4επrkSd可用来计算任何电容器的电容。( × )
第十章 静电场中的能量
4．电容器的电容
1．知道电容器的组成，认及定义方法，掌握电容的定义、定义式、单位，并 会应用定义式进行简单的计算。
3．了解影响平行板电容器电容大小的因素，了解平行板电容器的电容 决定式。
4．认识常见电容器，了解它们的特点和优点。
活动 1：水可以用容器储存起来，电荷可以用如图甲、乙所示的电容器 储存，如图乙所示是最简单的一种电容器，根据图乙分析电容器的构造是 怎样的？
提示：空气也是一种介质。电容器由两个彼此绝缘又相距很近的导体 组成。
【名校课堂】获奖PPT-人教版高物理p pt《电 容器的 电容》 PPT（ 完整版 ）推荐 （最新 版本） 推荐
【名校课堂】获奖PPT-人教版高物理p pt《电 容器的 电容》 PPT（ 完整版 ）推荐 （最新 版本） 推荐
【名校课堂】获奖PPT-人教版高物理p pt《电 容器的 电容》 PPT（ 完整版 ）推荐 （最新 版本） 推荐
【名校课堂】获奖PPT-人教版高物理p pt《电 容器的 电容》 PPT（ 完整版 ）推荐 （最新 版本） 推荐
(1)电容器放电的过程就是两极板电荷中和的过程。( √ ) (2)电容大的电容器所带电荷量一定多。( × ) (3)电容的单位有 F、μF、pF,1 F＝103 μF＝106 pF。( × ) (4)电容为 C 的电容器所带电荷量为 Q，若电荷量增大为 2Q，则电容变 为 2C。( × ) (5)电容器所带的电荷量 Q 是指电容器的一个极板上所带电荷量的绝对 值。( √ ) (6)公式 C＝4επrkSd可用来计算任何电容器的电容。( × )
第十章 静电场中的能量
4．电容器的电容
1．知道电容器的组成，认及定义方法，掌握电容的定义、定义式、单位，并 会应用定义式进行简单的计算。
3．了解影响平行板电容器电容大小的因素，了解平行板电容器的电容 决定式。
4．认识常见电容器，了解它们的特点和优点。
活动 1：水可以用容器储存起来，电荷可以用如图甲、乙所示的电容器 储存，如图乙所示是最简单的一种电容器，根据图乙分析电容器的构造是 怎样的？
提示：空气也是一种介质。电容器由两个彼此绝缘又相距很近的导体 组成。
【名校课堂】获奖PPT-人教版高物理p pt《电 容器的 电容》 PPT（ 完整版 ）推荐 （最新 版本） 推荐
【名校课堂】获奖PPT-人教版高物理p pt《电 容器的 电容》 PPT（ 完整版 ）推荐 （最新 版本） 推荐
【名校课堂】获奖PPT-人教版高物理p pt《电 容器的 电容》 PPT（ 完整版 ）推荐 （最新 版本） 推荐
大学物理静电场ppt课件
大学物理静电场ppt 课件
目录
• 静电场基本概念与性质 • 静电场中的电荷分布与电势 • 静电感应与电容器 • 静电场中的能量与动量 • 静电场与物质相互作用 • 总结回顾与拓展延伸
01
静电场基本概念与性质
电荷与电场
电荷的基本性质
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
电场的概念
电荷周围存在的一种特殊物质，它对放入其中 的其他电荷有力的作用。
典型问题解析
电荷在电场中的受力与运动
根据库仑定律和牛顿第二定律分析电 荷在电场中的受力与运动情况。
电场强度与电势的关系
通过电场强度与电势的微分关系，分 析电场强度与电势的变化规律。
电容器与电容
分析平行板电容器、圆柱形电容器等 典型电容器的电容、电量、电压等物 理量的关系。
静电场的能量
计算静电场中电荷系统的电势能、电 场能量等物理量，分析静电场的能量 转化与守恒问题。
某些晶体在受到外力作用时，内部产生电极化现象，从而在晶体表面产生电荷的现象。 压电效应具有可逆性，即外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态。
热电效应
温差引起的电荷分布和电流现象。包括塞贝克效应（温差产生电压）和帕尔贴效应（电 流产生温差）。
压电效应和热电效应的应用
在传感器、换能器、制冷技术等领域有广泛应用。
静电场能量密度及总能量计算
静电场能量密度定义
01
单位体积内静电场所具有的能量。
计算公式
02
能量密度 = 1/2 * 电场强度平方 * 电介质常数。
静电场总能量计算
03
对能量密度在整个空间进行积分。
带电粒子在静电场中运动规律
运动方程
根据牛顿第二定律和库仑定律建立带电粒子在静 电场中的运动方程。
目录
• 静电场基本概念与性质 • 静电场中的电荷分布与电势 • 静电感应与电容器 • 静电场中的能量与动量 • 静电场与物质相互作用 • 总结回顾与拓展延伸
01
静电场基本概念与性质
电荷与电场
电荷的基本性质
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
电场的概念
电荷周围存在的一种特殊物质，它对放入其中 的其他电荷有力的作用。
典型问题解析
电荷在电场中的受力与运动
根据库仑定律和牛顿第二定律分析电 荷在电场中的受力与运动情况。
电场强度与电势的关系
通过电场强度与电势的微分关系，分 析电场强度与电势的变化规律。
电容器与电容
分析平行板电容器、圆柱形电容器等 典型电容器的电容、电量、电压等物 理量的关系。
静电场的能量
计算静电场中电荷系统的电势能、电 场能量等物理量，分析静电场的能量 转化与守恒问题。
某些晶体在受到外力作用时，内部产生电极化现象，从而在晶体表面产生电荷的现象。 压电效应具有可逆性，即外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态。
热电效应
温差引起的电荷分布和电流现象。包括塞贝克效应（温差产生电压）和帕尔贴效应（电 流产生温差）。
压电效应和热电效应的应用
在传感器、换能器、制冷技术等领域有广泛应用。
静电场能量密度及总能量计算
静电场能量密度定义
01
单位体积内静电场所具有的能量。
计算公式
02
能量密度 = 1/2 * 电场强度平方 * 电介质常数。
静电场总能量计算
03
对能量密度在整个空间进行积分。
带电粒子在静电场中运动规律
运动方程
根据牛顿第二定律和库仑定律建立带电粒子在静 电场中的运动方程。
电容器的电容ppt课件
1
C
d
C r
两极板正对面积
真空 r=1
C
静电力常量
rS
4πkd
两极板间距离
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
实验结论：
减小正对面积、增大板间距可以减小电容；插入电介质，可以
r
增大电容。理论分析表明，平行板电容器的决定式为C=
4π
。
εr是一个常数，与电介质的性质有关，叫作电介质的相对介电
第十章
静电场中的能量
第四节
电容器的电容
学习目标
2.
情景导入
3.
新课讲解
4.
小试牛刀
5.
课堂小结
/
目
录
1.
PART 01
学习目标
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
学习目标
1.知道电容器和平行板电容器的概念，电容器的充、放电现象
2.理解电容的定义、公式、单位、物理意义
3.了解平行板电容器的电容公式
下极板竖直向上平移一小段距离，则下列说法正确的是( C )
A.带电油滴向上运动
B.静电计指针的张角变大
C.P点电势变小
D.带电油滴的电势能变小
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
答案：C
课堂小结
rS
解析：B.断开开关K，电容器带电量不变，则由 Q CU 、 C
4πkd
4πkdQ
可得 U
rS
S ，板间有介质时
S
C r .
4 πkd
4 πkd
（3）平行板电容器间的电场：可以认为是匀强电场且 E U ，U为两极
C
d
C r
两极板正对面积
真空 r=1
C
静电力常量
rS
4πkd
两极板间距离
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
实验结论：
减小正对面积、增大板间距可以减小电容；插入电介质，可以
r
增大电容。理论分析表明，平行板电容器的决定式为C=
4π
。
εr是一个常数，与电介质的性质有关，叫作电介质的相对介电
第十章
静电场中的能量
第四节
电容器的电容
学习目标
2.
情景导入
3.
新课讲解
4.
小试牛刀
5.
课堂小结
/
目
录
1.
PART 01
学习目标
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
学习目标
1.知道电容器和平行板电容器的概念，电容器的充、放电现象
2.理解电容的定义、公式、单位、物理意义
3.了解平行板电容器的电容公式
下极板竖直向上平移一小段距离，则下列说法正确的是( C )
A.带电油滴向上运动
B.静电计指针的张角变大
C.P点电势变小
D.带电油滴的电势能变小
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
答案：C
课堂小结
rS
解析：B.断开开关K，电容器带电量不变，则由 Q CU 、 C
4πkd
4πkdQ
可得 U
rS
S ，板间有介质时
S
C r .
4 πkd
4 πkd
（3）平行板电容器间的电场：可以认为是匀强电场且 E U ，U为两极
2020版高考物理复习：实验观察电容器的充、放电现象(共25张) PPT课件 图文
的认识。注意区别电解电容器与可变电容器。
9
命题点一
命题点二
充放电过程中电流和电压的变化规律理解及数据测量
典例2(2015·海南单科)某同学利用图(a)所示电路测量电容器充
电时两极板间的电压随时间的变化。实验中使用的器材为:电池
E(内阻很小)、开关S1和S2、电容器C(约100 μF)、电阻R1(约200
12
命题点一
命题二
(3)该同学每隔10 s记录一次电压表的读数U,记录的数据如下表
所示。在给出的坐标纸上绘出U-t图线。已知只有一个数据点误差
较大,该数据点对应的表中的时间是
s。
时间 t/s
电压 U/V
10.0
2.14
20.0
3.45
30.0
4.23
40.0
4.51
50.0
5.00
60.0
5.18
后来部门有了提拔晋升的名额，这位姑 娘被列 入了第 一人选 ，并且 全票通 过。
她在采访里说：
毕业第一年，许多同学都穿上了好看的 衣服， 走在了 宽敞明 亮的写 字楼里 ，对比 光鲜亮 丽的她 们，我 却穿着 劳保服 ，每日 穿梭在 各种不 同的机 械设备 里。
记得有人笑话我，说我一个姑娘，干一 份这么 不体面 又危险 的活， 丢脸死 了。
年轻时，我特别佩服那些不计较金钱、 权位、 报酬专 心工作 ，认真 学习的 人，因 为不计 较钱多 钱少肯 认真工 作的人 ，往往 觉得只 要是能 从事这 份工作 ，本身 就是对 他的最 大报酬 。
听她说完，我尴尬的笑了笑。
其实每一个人都向往这样的成功，但这 姑娘却 本末倒 置了， 并不是 有了钱 有了权 有了成 就以后 才全力 以赴的 工作， 而是全 力以赴 工作， 投入了 自己的 全部以 后，才 有了地 位名望 钱财。
9
命题点一
命题点二
充放电过程中电流和电压的变化规律理解及数据测量
典例2(2015·海南单科)某同学利用图(a)所示电路测量电容器充
电时两极板间的电压随时间的变化。实验中使用的器材为:电池
E(内阻很小)、开关S1和S2、电容器C(约100 μF)、电阻R1(约200
12
命题点一
命题二
(3)该同学每隔10 s记录一次电压表的读数U,记录的数据如下表
所示。在给出的坐标纸上绘出U-t图线。已知只有一个数据点误差
较大,该数据点对应的表中的时间是
s。
时间 t/s
电压 U/V
10.0
2.14
20.0
3.45
30.0
4.23
40.0
4.51
50.0
5.00
60.0
5.18
后来部门有了提拔晋升的名额，这位姑 娘被列 入了第 一人选 ，并且 全票通 过。
她在采访里说：
毕业第一年，许多同学都穿上了好看的 衣服， 走在了 宽敞明 亮的写 字楼里 ，对比 光鲜亮 丽的她 们，我 却穿着 劳保服 ，每日 穿梭在 各种不 同的机 械设备 里。
记得有人笑话我，说我一个姑娘，干一 份这么 不体面 又危险 的活， 丢脸死 了。
年轻时，我特别佩服那些不计较金钱、 权位、 报酬专 心工作 ，认真 学习的 人，因 为不计 较钱多 钱少肯 认真工 作的人 ，往往 觉得只 要是能 从事这 份工作 ，本身 就是对 他的最 大报酬 。
听她说完，我尴尬的笑了笑。
其实每一个人都向往这样的成功，但这 姑娘却 本末倒 置了， 并不是 有了钱 有了权 有了成 就以后 才全力 以赴的 工作， 而是全 力以赴 工作， 投入了 自己的 全部以 后，才 有了地 位名望 钱财。
大学物理6.5电容器电场能量-精品文档
电容的单位为法拉，符号为 F ．
6 12 1 F 10 F 10 pF
电容器的电容决定于电容器本身的结构，即 两导体的形状、尺寸以及两导体间电介质的种 类等，而与它所带的电量无关．
2.电容的计算步骤 （1 ）假设两极板分别带电荷 q，求得两极 间E ，进而计算出 U AB ； qU （2）通过电容定义 C 求出 C，C仅由 AB 电容器本身性质决定．
解 （1）设两个圆柱面 单位长度上的电荷密度 为 Q L 根据高斯定理可得 两个圆柱面之间的场强 大小为
o
r
R2
1 Q r E 2 4 r r 0 r
Q 1 1 U E d r R 1 4 R 0 r 1 R 2
R 2
Q4 R R 0 r 1 2 C U R R 2 1
3 .圆柱形电容器 在两个圆柱面之 间做圆柱形高斯面， 根据高斯定理 l E d s
电场总能量为
1 2 2 E 4 r dr W w dV 0 r e e R 12
R 2
2 1 1 Q 8 r R R 0 1 2
例3 内外半径分别为 R A 和 R B 的圆柱形电容器， R 圆柱面长度为 L ，且 L ，两个圆柱面之间 B 充满了相对电容率为 r的电介质．（1）求当这 两圆柱面上带电量分别为 Q 时，两圆柱面间 的电场能量；（2）由能量关系推算此圆柱电容 器的电容．
6.5.5 静电场的能量 能量密度
特例平行板电容器中储存的电能
Q 1 Q 1 Q d 0 r sd W e 2 C2 s 2 s 0 r 0 r
2 2 2
E
2019大学物理课件-电容和电容器及电场能量.ppt
E
；
3）通过场强，计算两极板间的电势差 U A U B ；
Q 4）由电容器电容的定义式 C 求出 C。 U A UB
1、平板电容器 （1）设两导体板分别带电 Q （2）两带电平板间的电场强度
d
A
B
σ Q E ε0 ε0 S
（3）两带电平板间的电势差
S
S
Q
dQ
Qd U Ed ε0 S
l RB
-+ - + RA -+ R B -+
λ , ( RA r RB ) （2）E 2 π ε0 r R λdr Q RB （ 3） U ln R 2πε r 2 π ε0 l RA 0
B A
l
Q RB （4）电容 C 2 π ε0 l ln U RA
3、球形电容器的电容 球形电容器是由半径分 别为 R1和 R2的两同心金属球壳所组成。
（4）平板电容器的电容
Q S C ε0 U d
（4）平板电容器的电容
Q S C ε0 U d
（5）如果在两极板间充满相 对电容率为 εr 的电介质时， 则其电容为：
d
S
εr
S S C ε r C 0 ε0 ε r ε d d
ε ε0εr
称为电容率。
例1
平行平板电容器的极板是边长为 l 的正方
取一体积元， dV 4πr 2 dr
2
R1
r
dr
Q R2 dWe wedV dr 2 8 π εr 2 2 R Q Q 1 1 2 dr We dWe ( ) 2 8 π ε R1 r 8 π ε R1 R2
Q 1 1 1 Q We ( ) 8 π ε R1 R2 2 4πε R2 R1 R2 R1 讨论
大学物理课件-电场的能量
Q +++ +++ ++ dV的球殼的集合。
++
RR
++ R+++
+++ +++ +++
dV 4 r 2dr
因場的分佈為：
E
(r
)
q
40r 2
qr
40 R3
rˆ rˆ
(R r ) (0 r R)
E(r)
q
40r 2
qr
rˆ rˆ
40R3
第六章 气体动理学理论
(R r )
１電容器的串聯
＋ +q
-q —
A C1
C2 B
UAB=U1+U2 q= q1= q2 U q
C
q q1 q2 C C1 C2 1 1 1 C C1 C2
2 電容器的並聯
U=U1=U2 Q= UC q1= U1C1 = UC1 q2 =U2C2= UC2
q= q1+q2
第六章 气体动理学理论
C1
單位長度的電場能量
We
1 2
λU
λ2 4πε0
ln
R2 R1
Q=λ
__ _
_
++
+
+ +
_
_ +++ _
_
We
λ2 4πε0
ln
R2 R1
第六章 气体动理学理论
Eb
λmax 2πε0 R1
λ λmax 2πε0 Eb R1
We
大学物理《电磁学》PPT课件
大学物理《电磁学》PPT课件•电磁学基本概念与原理•静电场中的导体和电介质•恒定电流及其应用•磁场性质与描述方法•电磁感应原理及技术应用•电磁波传播特性及技术应用目录CONTENTS01电磁学基本概念与原理电场强度描述电场强弱的物理量，其大小与试探电荷所受电场力成正比，与试探电荷的电荷量成反比。
静电场由静止电荷产生的电场，其电场线不随时间变化。
电势与电势差电势是描述电场中某点电势能的物理量，电势差则是两点间电势的差值，反映了电场在这两点间的做功能力。
欧姆定律描述导体中电流、电压和电阻之间关系的定律。
恒定电流电流大小和方向均不随时间变化的电流。
静电场与恒定电流磁场磁感应强度磁性材料磁路与磁路定律磁场与磁性材料由运动电荷或电流产生的场，其对放入其中的磁体或电流有力的作用。
能够被磁场磁化并保留磁性的材料，分为永磁材料和软磁材料。
描述磁场强弱的物理量，其大小与试探电流所受磁场力成正比，与试探电流的电流强度和长度成反比。
磁路是磁性材料构成的磁通路径，磁路定律描述了磁路中磁通、磁阻和磁动势之间的关系。
描述变化的磁场产生感应电动势的定律。
法拉第电磁感应定律描述感应电流方向与原磁场变化关系的定律。
楞次定律描述磁场与变化电场之间关系的定律。
麦克斯韦-安培环路定律由变化的电场和磁场相互激发而产生的在空间中传播的电磁振荡。
电磁波电磁感应与电磁波麦克斯韦方程组及物理意义麦克斯韦方程组由四个基本方程构成的描述电磁场基本规律的方程组，包括高斯定理、高斯磁定理、法拉第电磁感应定律和麦克斯韦-安培环路定律。
物理意义麦克斯韦方程组揭示了电磁现象的统一性，预测了电磁波的存在，为电磁学的发展奠定了基础。
同时，该方程组在物理学、工程学等领域具有广泛的应用价值。
02静电场中的导体和电介质导体在静电场中的性质静电感应当导体置于外电场中时，导体内的自由电子受到电场力的作用，将重新分布，使得导体内部电场为零。
静电平衡当导体内部和表面的电荷分布不再随时间变化时，称导体达到了静电平衡状态。
7.大学物理-电容和电场能(共29张)
C q U
q1 q2 qi
U1 U2
Ui
C1 C2 Ci
第9页，共29页。
三、电容器的串联(chuànlián)和并联
2.串联电容器的电容：
1 1
C i Ci
U A C1
C2
C3 Ci U B 等效 U A C U B
q q1 q2 qi
U U1 U2 Ui UA UB
1 U U1 U2 Ui 1 1 1
C q q1 q2
qi C1 C2
Ci
第10页，共29页。
例：平行板电容器极板面积为S,相距为d. 充填
一半的电介质，其相对介电常数为 r .
求：两种电容(diànróng)器的电容(diànróng)
1'
r
Ud
'
r
td/2
td
第11页，共29页。
方法: q U
典型电容:
C q U
0 0
1.平行板电容器： S d 2
E E0 q / S
r 0 r U Ed qd
0 r S
C 0 r S
d
C rC0
q 0S
真空：
r 1
C C0
第5页，共29页。
2. 球形电容器：
E
q0
4 0 r r 2
rˆ
R1 r R2
R2
qo
1) 不断开电源
两板电势差 = 电源端电压 = V 保持(bǎochí)不变
电容器储能变化：
W
1 2
C0V
2
1 CV 2
2
V2 2
(1r
)C0
0
极板电量变化
Q C0V CV (1 r )C0V 0
电容器和电容参考讲课文档
C．极板上的电荷量几乎不变，两极板间的电压变小 D．极板上的电荷量几乎不变，两极板间的电压变大
第二十一页，共37页。
解析：极板 B 向上移动一点时，两极板的正对面积 S 减小， C 变小，由于极板上所带电荷量 Q 保持不变，由公式 C＝QU可 知 U 变大，故应选 D。 答案：D
第二十二页，共37页。
第十页，共37页。
(2)通过 Q — U 图像理解，如图 1－6－1
所示，Q — U 图像是一条过原点的直线，
其中 Q 为一个极板上所带电荷量的绝
对值，U 为两板间的电势差，直线的
斜率表示电容大小。因而电容器的电
图1－6－1
容也可以表示为 C＝ΔΔQU，即电容的大小在数值上等于两极板
间的电压增加(或减小)1 V 所增加(或减小)的电荷量。
第二十三页，共37页。
[例 1] 有一充电的平行板电容器，两板间电压为 3 V， 现使它的电荷量减少 3×10－4 C，于是电容器两板间的电压降 为原来的13，此电容器的电容是多大？电容器原来的带电荷量 是多少库仑？若电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的 电容是多大？
第二十四页，共37页。
[审题指导] 解答本题时应把握以下两点： (1)对于固定的电容器 C＝QU＝ΔΔQU。 (2)电容器大小的决定因素。
(3)对于固定的电容器，其电容的大小与电容器带不带电 及带电量多少无关。
第二十七页，共37页。
对于“1 000 pF,220 V”的云母电容器，下列说法中错误的
是
()
A．所带电荷量总是2.2×10－7 C
B．所带电荷量是1.0×10－7 C时，两极间电压是100 V
C．每当两极间电压增加10 V时，所带电荷量增加
大学物理静电场PPT课件
象。
雷电防护
避雷针是利用尖端放电原理来保护建筑物等免受雷击的一种装置。在雷雨天气，云层中 的电荷使避雷针尖端感应出与云层相反的电荷，由于避雷针尖端的曲率大，电荷密度高 ，使得其周围电场强度特别强，容易将空气击穿而产生放电现象，从而将云层中的电荷
引入大地，避免了对建筑物的雷击。
02 静电场中的电介质
05 静电场在生活、生产中的应用
静电除尘原理及设备简介
静电除尘原理
利用静电场使气体中的粉尘荷电，然后在电场力的作用下使粉尘从 气流中分离出来的除尘技术。
设备组成
主要包括电极系统、高压电源、收尘装置、气流分布装置、振打清 灰装置及电除尘器的外壳等。
工作过程
含尘气体在通过高压电场时，粉尘颗粒荷电并在电场力作用下向电极 运动，最终沉积在电极上，通过振打等方式使粉尘落入灰斗中。
电源内部非静电力将正电荷从负极移 到正极所做的功与移送电荷量的比值 称为电源电动势，用符号E表示。电源 电动势反映了电源将其他形式的能转 化为电能的本领大小。
内阻
电源内部存在着阻碍电流通过的因素 称为内阻。内阻的大小反映了电源内 部损耗的大小。在电路中，内阻与负 载电阻串联连接，共同影响电路的性 能。
03 静电场能量与能量密度
静电场能量计算方法
电场能量定义
01
静电场中的电荷分布所具有的能量。
计算方法
02
通过对电场中所有电荷的电势能进行求和来计算。
公式表示
03
$W = frac{1}{2} int rho V dV$，其中$rho$为电荷密度，$V$
为电势。
能量密度概念及其物理意义
能量密度定义
应用实例
高压作业人员穿戴用金属丝制成的防护服，当接触高压线时，形成了等电位，使得作业人员的身体没有电流通过 ，起到了保护作用。此外，精密电子仪器和设备的金属外壳也是利用静电屏蔽原理来防止外部静电场对其内部电 子元件的干扰。
雷电防护
避雷针是利用尖端放电原理来保护建筑物等免受雷击的一种装置。在雷雨天气，云层中 的电荷使避雷针尖端感应出与云层相反的电荷，由于避雷针尖端的曲率大，电荷密度高 ，使得其周围电场强度特别强，容易将空气击穿而产生放电现象，从而将云层中的电荷
引入大地，避免了对建筑物的雷击。
02 静电场中的电介质
05 静电场在生活、生产中的应用
静电除尘原理及设备简介
静电除尘原理
利用静电场使气体中的粉尘荷电，然后在电场力的作用下使粉尘从 气流中分离出来的除尘技术。
设备组成
主要包括电极系统、高压电源、收尘装置、气流分布装置、振打清 灰装置及电除尘器的外壳等。
工作过程
含尘气体在通过高压电场时，粉尘颗粒荷电并在电场力作用下向电极 运动，最终沉积在电极上，通过振打等方式使粉尘落入灰斗中。
电源内部非静电力将正电荷从负极移 到正极所做的功与移送电荷量的比值 称为电源电动势，用符号E表示。电源 电动势反映了电源将其他形式的能转 化为电能的本领大小。
内阻
电源内部存在着阻碍电流通过的因素 称为内阻。内阻的大小反映了电源内 部损耗的大小。在电路中，内阻与负 载电阻串联连接，共同影响电路的性 能。
03 静电场能量与能量密度
静电场能量计算方法
电场能量定义
01
静电场中的电荷分布所具有的能量。
计算方法
02
通过对电场中所有电荷的电势能进行求和来计算。
公式表示
03
$W = frac{1}{2} int rho V dV$，其中$rho$为电荷密度，$V$
为电势。
能量密度概念及其物理意义
能量密度定义
应用实例
高压作业人员穿戴用金属丝制成的防护服，当接触高压线时，形成了等电位，使得作业人员的身体没有电流通过 ，起到了保护作用。此外，精密电子仪器和设备的金属外壳也是利用静电屏蔽原理来防止外部静电场对其内部电 子元件的干扰。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
6.5.5 静电场的能量 能量密度
特例平行板电容器中储存的电能
W e1 2Q C 21 2Q 02d rs0 2 r 0 Q rs 2sd
E Q
0r s
we 120rE2
W ew ed V 1 20 rE 2dV
例2 球形电容器的导体球壳两个内外半径分别 为 R1和 R2，球壳间充满了相对电容率为 r 的电 介质．求当两个球壳所带电量分别为 Q时， 电容器所储存的电场能量．
2.电容的计算步骤
（1）假设两极板分别带电荷 q，求得两极 间 E，进而计算出 U AB ； （2）通过电容定义CqUAB 求出 C，C仅由 电容器本身性质决定．
3.电容的串联和并联
串联： 1 111
C总 C1 C2
Cn
并联：C 总 C 1 C 2 C n
6.5.2 电容的计算
1 .平行板电容器
例1 除颤器中一个70μF的电容器被充电到 50,0V0
电容器中储存能量为大？
解 W 1 C 2 U 1 ( 7 1 0 6 ) 0 ( 5) 0 2 8 0(J 7 0 ) 5 22
这个能量中的约200J在2ms的脉冲期间被发 送通过患者，该脉冲的功率为100kW，它远大于 电池或低压直流电源本身的功率，完全可以满足 救护患者的需要．
dWUdqqdq C
外力所做的总功， dq 即电容器储存的电
C
_+ _+
dq
能
W Q q dq1Q21QU 1CU 2
0 C 2C 2 2
6.5.4 心脏除颤器
心脏除颤器是一种应用电击来抢救和治疗心律 失常的一种医疗电子设备，其核心元件为电容 器．如果把一个已充电的电容器在极短的时间内 放电，可得到较大的功率．除颤器的工作原理是 首先采用电池或低压直流电源给电容器充电，充 电过程不到一分钟，然后利用电容器的瞬间放电， 产生较强的脉冲电流对心脏进行电击，也可描述 为先积蓄定量的电能，然后通过电极释放到人 体．除颤器工作时，电击板被放置在患者的胸膛 上，控制开关闭合，电容器释放它存储的一部分 能量通过患者从一个电击板到另一个电击板．
Q2 lnRB
40rL RA
（2）由电容器储存电能公式
W1 2Q C24Q 0 2rLlnR RB A
圆柱形电容器的电容为
C20rL
lnRB RA
谢谢！
两圆柱面上带电量分别为 Q 时，两圆柱面间
的电场能量；（2）由能量关系推算此圆柱电容
器的电容．
解 （1）设两个圆柱面 单位长度上的电荷密度 r
为
QL
rdr
根据高斯定理可得 两个圆柱面之间的场强 大小为
E
20rr
取半径为 r，厚度为 dr，长度为 L的圆柱
薄层为体积B 1 20rE 22rLdr
E 410r
Qr r2r
R1 r Qo R2
U R R 1 2E dr 4 Q 0r R 1 1R 1 2
CQ40 rR1R2
U R2R1
3 .圆柱形电容器
在两个圆柱面之
RB
RA
间做圆柱形高斯面，
高斯面
根据高斯定理
r
SE ds 0lr
E d s E d s E d s E d s
S
上底 下 面 底 侧 面 面
E d sEd sE 2rl 侧面 侧面
E 20rr
UR BE drR B
dr lnRB
R A
R A2 0rr 20r RA
C
Q U
20r L
lnRB
RA
6.5.3 电容器的充电
设充电过程的某一瞬间，两极板之间的电 势差为 ，U极板所带电量的绝对值为 ，此q 时 若把电荷 从带dq正电的极板移到带负电的极 板上，外力克服静电力所做的功为
s
d
r
A
Q Q
B
设两极板分别带等量异号电荷 和Q ，于Q是
两极板上的电荷面密度分别为 ，两Q 个带s等
量异号电荷的无限大平行平面之间的电场强度的
大小
E 0 r
B
d Qd
U EdlEd A
0r
0rs
CQ0rss
Ud d
2 .球形电容器
在两个球壳之间作球状 高斯面，根据高斯定理
SE dsE4r2Q 0r Q
解 根据高斯定理可得两个
球壳之间的场强大小为
E
1
40r
Q r2
Q
rdr
R1 r Qo R2
取半径为 r，厚度为dr的球壳为体积微元，
体积为 dV4r2dr．
电场总能量为
We wedVR R 121 20rE24r2dr
8Q02r
1 R1
1 R2
例3 内外半径分别为R A 和RB 的圆柱形电容器， 圆柱面长度为 L，且 LRB，两个圆柱面之间 充满了相对电容率为 r的电介质．（1）求当这
6.5.1 电容器的电容
1.电容的定义 电容器是组成电
A
B
路的基本元件之一, 它由被电介质分隔
Q
Q
开的两个导体组成， U A
UB
两个导体为它的极
板．
电容器的电容：一个极板所带电量的绝对值 与两Q个极板间的电势差 的比U值．
CQ U
电容的单位为法拉，符号为 F．
1F160 F110p 2 F
电容器的电容决定于电容器本身的结构，即 两导体的形状、尺寸以及两导体间电介质的种 类等，而与它所带的电量无关．