高中物理奥林匹克竞赛专题---电容-电容器-静电场的能量(共22张PPT).ppt

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1、一 孤立导体的电容,例如 孤立的导体球的电容,地球,二、电容器,电容器:由两个用电介质(绝缘体)隔开的金属导体组成,它是一种常用的电工和电子元件。,几种常见电容器及其符号:,电容器电容,1 电容是反映电容器本身性质的物理量;,两极板所带电量值,两极板间的电势差,(电容的大小仅与导体的形状、相对位置、其间的电介质有关。与所带电荷量无关。),2 电容是描述电容器容纳电荷或储存电能的物理量;,3 单位:法拉(F),1F=106F=1012PF,三 电容器电容的计算,步骤,1 平板电容器,(2)两带电平板间的电场强度,(1)设两导体板分别带电,(3)两带电平板间的电势差,(4)平板电容器电容,电容器极

2、板间距变化,极板面积变化或极板间电介质变化均会引起电容变化.图示为一种电容式键盘,按键时极板间距离改变而导致电容值改变.,电容式键盘,2 圆柱形电容器,(3),(2),(4)电容,例3球形电容器的电容,设内外球带分别带电Q,解,孤立导体球电容,设两金属线的电荷线密度为,例4 两半径为R的平行长直导线,中心间距为d,且dR, 求单位长度的电容.,解,的电势能增加为,四、静电场的能量,1.电容器的电能,电势能增加的总量为,该电势能即电容器的储能,2.静电场的能量 能量密度,物理意义电场是一种物质,它具有能量.,我们用能量密度来计算导体球内外的空间电场能,场强分布为,电场能量密度,选用同心球壳为体积元,在导体球内场强为零,所以电场能只存在于球外空间,例1 如图所示,球形电容器的内、外半径分别为R1和R2 ,所带电荷为Q若在两球壳间充以电容率为 的电介质,问此电容器贮存的电场能量为多少?,Q,-Q,解,Q,-Q,(球形电容器),讨 论,(1),(2),(孤立导体球),例2 圆柱形空气电容器中,空气的击穿场强是Eb=3106 Vm-1 ,设导体圆筒的外半径R2= 10-2 m . 在空气不被击穿的情况下,长圆柱导体的半径R1 取多大值可使电容器存储能量最多?,解,单位长度的电场能量,Eb=3106 Vm-1 ,R2= 10-2 m,END,

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