靜電場大學物理

關于靜電場大學物理1、處于靜電平衡狀態(tài)的導體的電場和電勢導體內部任何一點處的電場強度為零導體表面處的電場強度的方向,都與導體表面垂直導體是等勢體，導體表面是等勢面2、處于靜電平衡狀態(tài)的導體上電荷的分布導體內部無電荷?？涨粌葻o電荷時，導體所帶電荷全部分布在外表面上，內表面無電荷。空腔內有電荷時，內表面因靜電感應出現(xiàn)等值異號的電荷，外表面除導體所帶電荷外，還有感應電荷。只要處于靜電平衡狀態(tài)，與導體的形狀、原來是否帶電都無關?；仡櫟?頁,共25頁，2024年2月25日，星期天3、有導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，高斯定理空腔導體可以屏蔽外電場,整個空腔導體和腔內的電勢相等.接地空腔導體使外部空間不受空腔內的電場影響。接地導體電勢取為零4、電介質與靜電場的相互作用介質充滿電場電荷的產生：感應電荷的數(shù)量：守恒電介質對電場的影響介質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，2024年2月25日，星期天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。據(jù)圖

r+++++++++---------+++++++++++++++++--------------------有電介質時的高斯定理定義：當為常矢量，可得：第4頁,共25頁，2024年2月25日，星期天平板電容器中充介質的另一種情況由極板內為等勢體考慮到?各電介質層中的場強相同?相當于電容器的并聯(lián)第5頁,共25頁，2024年2月25日，星期天

6.5電容電場的能量

capacitanceandcapacitor

電容器的電容孤立導體的電容電容器的聯(lián)接第6頁,共25頁，2024年2月25日，星期天

電容器電容

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

第7頁,共25頁，2024年2月25日，星期天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)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，2024年2月25日，星期天二孤立導體的電容(capacitanceofisolatedconductor)地球

電容量的大小僅與導體的形狀、相對位置、其間的電介質有關.與是否帶電、帶電多少無關.三電容器電容的計算1）設兩極板分別帶電；2）求；3）求；4）求.步驟第9頁,共25頁，2024年2月25日，星期天1

平板電容器(platecapacitor)++++++------（2）兩帶電平板間的電場強度（1）設兩導體板分別帶電（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，2024年2月25日，星期天

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,邊長應取多大才行.解第11頁,共25頁，2024年2月25日，星期天2圓柱形電容器(cylindricalcapacitor)（3）（2）（4）電容++++----（1）設兩導體圓柱面單位長度上分別帶電第12頁,共25頁，2024年2月25日，星期天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)

設內球帶正電（），外球帶負電（）．＋＋＋＋＋＋＋＋孤立導體球電容*(2)(3)(4)第13頁,共25頁，2024年2月25日，星期天單位長度的電容解設兩金屬線的電荷線密度為

例2兩半徑為的平行長直導線中心間距為，且,求單位長度的電容.第14頁,共25頁，2024年2月25日，星期天*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，2024年2月25日，星期天平行板電容器，充有兩種均勻電介質。第16頁,共25頁，2024年2月25日，星期天四.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)遷來電量時,外界作功

當遷來總電量時,外界作功

設該帶電系統(tǒng)的能量為,則

第17頁,共25頁，2024年2月25日，星期天+++++++++---------電容器貯存的電能+五.電容器的電能第18頁,共25頁，2024年2月25日，星期天六.靜電場的能量能量密度(energydensity)物理意義電場是一種物質，它具有能量.電場空間所存儲的能量電場能量密度第19頁,共25頁，2024年2月25日，星期天

例1

如圖所示,球形電容器的內、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，問此電容器貯存的電場能量為多少？解第20頁,共25頁，2024年2月25日，星期天（球形電容器電容）討論（1）（2）（孤立導體球貯存的能量）第21頁,共25頁，2024年2月25日，星期天解

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22頁,共25頁，2024年2月25日，星期天++++----++++++++________第23頁,共25頁，2024年2月25日，星期天思考題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。使兩極板間的距離增大，則電容器電容