靜電場大學(xué)物理

關(guān)于靜電場大學(xué)物理1、處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的電場和電勢導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)處的電場強(qiáng)度為零導(dǎo)體表面處的電場強(qiáng)度的方向,都與導(dǎo)體表面垂直導(dǎo)體是等勢體，導(dǎo)體表面是等勢面2、處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體上電荷的分布導(dǎo)體內(nèi)部無電荷。空腔內(nèi)無電荷時(shí)，導(dǎo)體所帶電荷全部分布在外表面上，內(nèi)表面無電荷。空腔內(nèi)有電荷時(shí)，內(nèi)表面因靜電感應(yīng)出現(xiàn)等值異號(hào)的電荷，外表面除導(dǎo)體所帶電荷外，還有感應(yīng)電荷。只要處于靜電平衡狀態(tài)，與導(dǎo)體的形狀、原來是否帶電都無關(guān)?；仡櫟?頁,共25頁，星期六，2024年，5月3、有導(dǎo)體存在時(shí)靜電場的分析方法依據(jù)：電荷守恒，靜電平衡條件，高斯定理空腔導(dǎo)體可以屏蔽外電場,整個(gè)空腔導(dǎo)體和腔內(nèi)的電勢相等.接地空腔導(dǎo)體使外部空間不受空腔內(nèi)的電場影響。接地導(dǎo)體電勢取為零4、電介質(zhì)與靜電場的相互作用介質(zhì)充滿電場電荷的產(chǎn)生：感應(yīng)電荷的數(shù)量：守恒電介質(zhì)對(duì)電場的影響介質(zhì)中電場減弱無極分子位移極化有極分子取向極化

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0第3頁,共25頁，星期六，2024年，5月通過高斯面的電位移通量等于高斯面所包圍的自由電荷的代數(shù)和，與極化電荷及高斯面外電荷無關(guān)。據(jù)圖

r+++++++++---------+++++++++++++++++--------------------有電介質(zhì)時(shí)的高斯定理定義：當(dāng)為常矢量，可得：第4頁,共25頁，星期六，2024年，5月平板電容器中充介質(zhì)的另一種情況由極板內(nèi)為等勢體考慮到?各電介質(zhì)層中的場強(qiáng)相同?相當(dāng)于電容器的并聯(lián)第5頁,共25頁，星期六，2024年，5月

6.5電容電場的能量

capacitanceandcapacitor

電容器的電容孤立導(dǎo)體的電容電容器的聯(lián)接第6頁,共25頁，星期六，2024年，5月

電容器電容

定義：電容器帶電量與其電壓之比1.構(gòu)成：兩金屬極板，其間充以電介質(zhì)。2.指標(biāo)：電容量、耐壓一.電容器及其電容量(capacitor)++++++------單位

第7頁,共25頁，星期六，2024年，5月2.5厘米高壓電容器(20kV5~21F)(提高功率因數(shù))聚丙烯電容器(單相電機(jī)起動(dòng)和連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn))陶瓷電容器(20000V1000pF)滌綸電容(250V0.47

F)電解電容器(160V470

F)12厘米2.5厘米70厘米第8頁,共25頁，星期六，2024年，5月二孤立導(dǎo)體的電容(capacitanceofisolatedconductor)地球

電容量的大小僅與導(dǎo)體的形狀、相對(duì)位置、其間的電介質(zhì)有關(guān).與是否帶電、帶電多少無關(guān).三電容器電容的計(jì)算1）設(shè)兩極板分別帶電；2）求；3）求；4）求.步驟第9頁,共25頁，星期六，2024年，5月1

平板電容器(platecapacitor)++++++------（2）兩帶電平板間的電場強(qiáng)度（1）設(shè)兩導(dǎo)體板分別帶電（3）兩帶電平板間的電勢差（4）平板電容器電容第10頁,共25頁，星期六，2024年，5月

例1

平行平板電容器的極板是邊長為的正方形，兩板之間的距離.如兩極板的電勢差為，要使極板上儲(chǔ)存的電荷,邊長應(yīng)取多大才行.解第11頁,共25頁，星期六，2024年，5月2圓柱形電容器(cylindricalcapacitor)（3）（2）（4）電容++++----（1）設(shè)兩導(dǎo)體圓柱面單位長度上分別帶電第12頁,共25頁，星期六，2024年，5月3球形電容器的電容(sphericalcapacitor)球形電容器是由半徑分別為和的兩同心金屬球殼所組成．(1)

設(shè)內(nèi)球帶正電（），外球帶負(fù)電（）．＋＋＋＋＋＋＋＋孤立導(dǎo)體球電容*(2)(3)(4)第13頁,共25頁，星期六，2024年，5月單位長度的電容解設(shè)兩金屬線的電荷線密度為

例2兩半徑為的平行長直導(dǎo)線中心間距為，且,求單位長度的電容.第14頁,共25頁，星期六，2024年，5月*電容器的聯(lián)接(connectionofcapacitors)１電容器的并聯(lián)(capacitorsinparallel)２電容器的串聯(lián)(capacitorsinseries)＋＋第15頁,共25頁，星期六，2024年，5月平行板電容器，充有兩種均勻電介質(zhì)。第16頁,共25頁，星期六，2024年，5月四.帶電系統(tǒng)的能量

要使一個(gè)系統(tǒng)帶上電荷,外界必需對(duì)系統(tǒng)作功,即要消耗能量,因此,帶電系統(tǒng)便有了能量。遠(yuǎn)處(設(shè))遷來電量時(shí),外界作功

當(dāng)遷來總電量時(shí),外界作功

設(shè)該帶電系統(tǒng)的能量為,則

第17頁,共25頁，星期六，2024年，5月+++++++++---------電容器貯存的電能+五.電容器的電能第18頁,共25頁，星期六，2024年，5月六.靜電場的能量能量密度(energydensity)物理意義電場是一種物質(zhì)，它具有能量.電場空間所存儲(chǔ)的能量電場能量密度第19頁,共25頁，星期六，2024年，5月

例1

如圖所示,球形電容器的內(nèi)、外半徑分別為和，所帶電荷為．若在兩球殼間充以電容率為

的電介質(zhì)，問此電容器貯存的電場能量為多少？解第20頁,共25頁，星期六，2024年，5月（球形電容器電容）討論（1）（2）（孤立導(dǎo)體球貯存的能量）第21頁,共25頁，星期六，2024年，5月解

例2如圖圓柱形電容器，中間是空氣，空氣的擊穿場強(qiáng)是，電容器外半徑.在空氣不被擊穿的情況下，內(nèi)半徑可使電容器存儲(chǔ)能量最多.（空氣）單位長度的電場能量++++----++++++++________第22頁,共25頁，星期六，2024年，5月++++----++++++++________第23頁,共25頁，星期六，2024年，5月思考題14-8平行板電容器充電后，如果切斷電源，使兩極板間的距離增大。問兩極板間電勢差、極板間場強(qiáng)、電容器電容如何改變？如果不切斷電源而增大兩極板間距。則極板上電荷面密度、極板間場強(qiáng)、電容器電容又如何改變？

電容器充電后切斷電源，極板上的電量保持不變。使兩極板間的距離增大，則電容