靜電場大學(xué)物理

關(guān)于靜電場大學(xué)物理第一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期四1、處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的電場和電勢導(dǎo)體內(nèi)部任何一點處的電場強度為零導(dǎo)體表面處的電場強度的方向,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?？涨粌?nèi)無電荷時，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，內(nèi)表面因靜電感應(yīng)出現(xiàn)等值異號的電荷，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)。回顧第二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期四3、有導(dǎo)體存在時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第三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期四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)時的高斯定理定義：當(dāng)為常矢量，可得：第四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期四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)層中的場強相同?相當(dāng)于電容器的并聯(lián)第五頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期四

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)接第六頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期四

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

第七頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期四2.5厘米高壓電容器(20kV5~21F)(提高功率因數(shù))聚丙烯電容器(單相電機起動和連續(xù)運轉(zhuǎn))陶瓷電容器(20000V1000pF)滌綸電容(250V0.47F)電解電容器(160V470F)12厘米2.5厘米70厘米第八頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期四二孤立導(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).三電容器電容的計算1）設(shè)兩極板分別帶電；2）求；3）求；4）求.步驟第九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期四1

平板電容器(platecapacitor)++++++------（2）兩帶電平板間的電場強度（1）設(shè)兩導(dǎo)體板分別帶電（3）兩帶電平板間的電勢差（4）平板電容器電容第十頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期四

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，要使極板上儲存的電荷,邊長應(yīng)取多大才行.解第十一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期四2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十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期四3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)第十三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期四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.第十四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期四*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)＋＋第十五頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期四平行板電容器，充有兩種均勻電介質(zhì)。第十六頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期四四.帶電系統(tǒng)的能量

要使一個系統(tǒng)帶上電荷,外界必需對系統(tǒng)作功,即要消耗能量,因此,帶電系統(tǒng)便有了能量。遠處(設(shè))遷來電量時,外界作功

當(dāng)遷來總電量時,外界作功

設(shè)該帶電系統(tǒng)的能量為,則

第十七頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期四+++++++++---------電容器貯存的電能+五.電容器的電能第十八頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期四六.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.電場空間所存儲的能量電場能量密度第十九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期四

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？解第二十頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期四（球形電容器電容）討論（1）（2）（孤立導(dǎo)體球貯存的能量）第二十一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期四解

例2如圖圓柱形電容器，中間是空氣，空氣的擊穿場強是，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能量最多.（空氣）單位長度的電場能量++++----++++++++________第二十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期四++++----++++++++________第二十三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期四思考題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、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、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