大學(xué)物理 第6章-5

6.5電容電場能量6.5.1電容器的電容6.5.2電容的計(jì)算6.5.3電容器的充電6.5.5靜電場的能量能量密度6.5.4心臟除顫器1.孤立導(dǎo)體的電容若一孤立導(dǎo)體帶電+q，則該導(dǎo)體具有一定的電位U，U且q

、U。即有：C=比例常數(shù)與q、U無關(guān)；與導(dǎo)體的尺寸形狀有關(guān)。——孤立導(dǎo)體的電容物理意義：導(dǎo)體每升高單位電位，所需要的電量。單位：F(法拉)6.5.1電容器的電容一般導(dǎo)體不同，C就不同。如同容器裝水：例：一個(gè)帶電導(dǎo)體球的電容，設(shè)球帶電q。地球半徑：電容器電容：一個(gè)極板所帶電量絕對值與兩個(gè)極板間的電勢差的比值．電介質(zhì)2.電容器及其電容極板（導(dǎo)體）電容器：被電介質(zhì)分隔開的兩個(gè)導(dǎo)體組成，兩個(gè)導(dǎo)體為極板．是組成電路的基本元件之一3.電容的串聯(lián)和并聯(lián)C的大小耐壓能力常用電容：100F25V、470pF60V(1)衡量一個(gè)實(shí)際的電容器的性能主要指標(biāo)(2)在電路中，一個(gè)電容器的電容量或耐壓能力不夠時(shí)，可采用多個(gè)電容連接：即電容的串聯(lián)和并聯(lián)串聯(lián)：并聯(lián)：……增大電容增強(qiáng)耐壓但電容減小耐壓強(qiáng)度：1.平行板電容器6.5.2電容的計(jì)算電荷面密度可視為無限大平行平面兩極間任意點(diǎn)的電場：兩極間的電勢差：C與q無關(guān)，只與結(jié)構(gòu)

(Sd)有關(guān)。2.球形電容器兩球殼間作球狀高斯面，據(jù)高斯定理方向：沿半徑向外兩個(gè)同心導(dǎo)體球殼組成3.圓柱形電容器在兩個(gè)圓柱面之間做圓柱形高斯面

方向沿半徑向外單位長度的電容：

電容器的電容決定于電容器本身的結(jié)構(gòu)，即兩導(dǎo)體的形狀、尺寸以及兩導(dǎo)體間電介質(zhì)的種類等，而與它所帶的電量無關(guān)．電容的計(jì)算步驟（1）假設(shè)兩極板分別帶電荷，求得兩極間，進(jìn)而計(jì)算出；（2）通過電容定義求出，僅由電容器本身性質(zhì)決定．6.5.3電容器的充電++__設(shè)充電過程某一瞬間，兩極板之間的電勢差為U

，極板所帶電量的絕對值為q

，此時(shí)若把電荷-dq

從帶正電的極板移到帶負(fù)電的極板上，外力克服靜電力所做的功為外力所做的總功=電容器儲存的電能6.5.5靜電場的能量能量密度特例平行板電容器中儲存的電能——單位體積內(nèi)的電能電場不均勻時(shí)（1）靜電場的能量（2）場能密度例6-11球形電容器的導(dǎo)體球殼兩個(gè)內(nèi)外半徑分別為，球殼間充滿了相對電容率為的電介質(zhì)．求當(dāng)兩個(gè)球殼所帶電量分別為時(shí)，電容器所儲存的電場能量．取半徑為，厚度為的球殼為體積微元，體積為．解:

據(jù)高斯定理得兩球殼間的場強(qiáng)大小為電場總能量為例6-12內(nèi)外半徑分別為和的圓柱形電容器，圓柱面長度為，且，兩個(gè)圓柱面之間充滿了相對電容率為的電介質(zhì)．（1）求當(dāng)這兩圓柱面上帶電量分別為時(shí)，兩圓柱面間的電場能量；（2）由能量關(guān)系推算此圓柱電容器的電容．解:（1）設(shè)兩個(gè)圓柱面單位長度上的電荷密度為

據(jù)高斯定理得兩圓柱面間的場強(qiáng)大