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1、 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 13.5 電 容 器 AB Q Q 把 能 夠 存 儲(chǔ) 電 荷 的 導(dǎo) 體 所 組 成 的 系 統(tǒng)一 、 電 容 器 電 容 UQQC BA 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 pFFF 126 10101 U QC 關(guān) 于1. 單 位 法 拉 （ F） 、 微 法 拉 （ F） 、 皮 法 拉 （ pF）單 位 C/V1F1 F10pF1 12 F10F1 6 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 電 容 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) .

2、2. 物 理 意 義電 容 反 映 了 電 容 器 存 儲(chǔ) 電 荷 本 領(lǐng) 的 物 理 量C與 帶 不 帶 電 ， 帶 多 少 電 量 無 關(guān) .UQC 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器二 電 容 器 電 容 的 計(jì) 算 1） 設(shè) 兩 極 板 分 別 帶 電 ；Q步 驟 U3） 求 ； lEU ABAB dC4） 求 UQC E 2） 求 ； U QC 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 dS 1. 平 板 電 容 器 + + + +Q Q-SQE 00 （ 2） 兩 帶 電 平 板 間 的 電 場 強(qiáng)

3、 度（ 1） 設(shè) 兩 導(dǎo) 體 板 分 別 帶 電 QSQdEdU 0（ 3） 兩 帶 電 平 板 間 的 電 勢 差 dSUQC 0（ 4） 平 板 電 容 器 電 容dUE 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器討論：電容的變化 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 AR BRL BRL2 圓 柱 形 電 容 器 ABRRLUQC ln2 0 ABRR RRLQrrU BA ln22 d 00 （ 3） )(,2 0 BA RrRrE （ 2）（ 4） 電 容 +-分 別 帶 電（ 1） 設(shè) 內(nèi) 外 筒 面

4、分 別 帶 電 Q單 位 長 度 上 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器三 電 容 器 的 串 聯(lián) 和 并 聯(lián) 電 容 器 的 并 聯(lián) 21 CCC 1C2C 電 容 器 性 能 的 指 標(biāo) ： 電 容 耐 壓 能 力 電 容 器 的 串 聯(lián)1C 2C 21 111 CCC 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器13.11 如 圖 聯(lián) 接 三 個(gè) 電 容 器 ，（ 1） 求 該 聯(lián) 接 的 總 電 容 ； FC 501 FC 302 FC 203 1C 2C 3CAB2C 3C和 并 聯(lián) FCCC 503223 和 串 聯(lián)23C 1C FCCC 25)11(1

5、123 總 電 容 ： 123 111 CCC 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器(2)當(dāng) 在 AB端 加 100V的 電 壓 后 ， 各 電 容 器 上 的 電 壓 和電 量 是 多 少 ？ A B1Q1Q2Q 3Q 321 QQQ 2Q 3Q111 UCQ C36 105.2501050 1U V5032 UU 1UU V50222 UCQ C3105.1 333 UCQ C3100.1 1C2C 3C 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 開 關(guān) 倒 向 a,電 容 器 充 電 。開 關(guān) 倒 向 b,

6、電 容 器 放 電 。燈 泡 發(fā) 光 電 容 器 釋 放 能 量 電 源 提 供 1. 公 式 推 導(dǎo) ： 計(jì) 算 電 容 器 帶 有 電 量 Q， 相 應(yīng)電 勢 差 為 U時(shí) 所 具 有 的 能 量 。Ka b C四 電 容 器 的 電 能 （ 以 平 板 電 容 器 為 例 ） 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 任一時(shí)刻Cqu電 場 力 做 功 dqCqudqdA )( 0 22Q CQdqCqA 電 容 器 的 電 能 qq Cdq 22e 21212 CUQUCQW 電 容 器 貯 存 的 電 能 思 路 ： 放 電 過 程 中電 場 力 做 的 功 電 容 器 的

7、 電 能 的 變 化 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 VEW 20e 21+ + + + + + + + +- - - - - - - - -E U平 板 電 容 器2e 21 CUW dSC 0 EdU d sSdEW 20e 21 公 式 變 換 ： 電 場 存 在 的 空 間 體 積 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 22e 21212 CUQUCQW VEW 20e 21 比 較 電 場 空 間 所 存 儲(chǔ) 的 能 量電 容 器 所 存 儲(chǔ) 的 能 量物 理 意 義 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器3 靜 電 場 的 能 量

8、 密 度 VV VEVw d21d 20e 單 位 體 積 內(nèi) 電 場 的 能 量 ew 20e 21 Ew VEWe 2021 非 勻 強(qiáng) 電 場 的 能 量eW 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 1R 2R 例 如 圖 所 示 ,球 形 電 容 器 的 內(nèi) 、 外 半 徑 分 別 為 和 ， 所 帶 電 荷 為 求 所 存 儲(chǔ) 的 電 能 2R 1RQ解 r204 1 erQE r rd402 220e 3221 rQEw VwW dee )11(8d8 2102RR 202 21 RRQrrQ rrw d4 2e 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器

9、)11(8 2102e RRQW 12 1204 RR RRC 球 形 電 容 器 電 容 : 例 如 圖 所 示 ,球 形 電 容 器 的 內(nèi) 、 外 半 徑 分 別 為 和 ， 所 帶 電 荷 為 求 所 存 儲(chǔ) 的 電 能 2R 1RQ 22e 21212 CUQUCQW 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器小 結(jié)一 、 電 容 器 電 容 物 理 意 義四 電 容 器 的 電 能三 電 容 器 的 串 聯(lián) 和 并 聯(lián)二 電 容 器 電 容 的 計(jì) 算平 板 電 容 器 ； 圓 柱 形 電 容 器 ； 球 形 電 容 器公 式 ； 特 點(diǎn)UQC 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體

10、 和 電 介 質(zhì)電 容 器電 容 器 的 電 能 VV VEVw d21d 20e eW 22e 21212 CUQUCQW 電 容 器 貯 存 的 電 能電 場 的 電 能 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 dS對(duì) 平 板 電 容 器 充 電 后 斷 開 電 源 ， 在其 中 插 入 一 面 積 相 等 的 金 屬 板 ， 則電 容 _電 能 _練 習(xí) ：（ 填 變 大 、 變 小 或 不 變 ） 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 一 電 容 為 C的 空 氣 平 行 板 電 容 器 ， 接 端 電 壓 為 U的 電 源充 電 后 隨 即 斷 開 ，

11、若 把 兩 個(gè) 極 板 間 距 離 增 大 至 n倍（ 1） 討 論 電 容 、 板 間 電 壓 、 電 場 強(qiáng) 度 的 變 化（ 2） 求 在 距 離 增 大 過 程 中 外 力 所 作 的 功 。 作 業(yè) ： 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 )(2 21 0 RrRrE 10maxb 2 RE 1200 ln2d2 21 RRrrU RR 解 1r 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

12、下 ， 內(nèi) 半 徑 可 使 電 容 器存 儲(chǔ) 能 量 最 多 . -16b mV103 E m10 22 R?1 R（ 空 氣 ） 1202e ln421 RRUW 單 位 長 度 的 電 場 能 量 l +- 1R2R+ _ _ _ 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 1b0max 2 RE 12212b0e ln RRREW 0)1ln2(dd 1212b01e RRRERW m1007.6me10e 3221 RR 10maxb 2 RE 120 2e ln4 RRW l +- 1R2R+ _ _ _ V1010.9e2ln 32b121bmax RERRREU 靜 電

13、 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器一 孤 立 導(dǎo) 體 的 電 容VQC 例 如 孤 立 的 導(dǎo) 體 球 的 電 容 R RQQVQC 00 44 R QF107m,104.6 4E6E CR 地 球 單 位 C/V1F1 F10pF1 12 F10F1 6 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 R2 d E)(22 00 xdxEEE xxdxxEU RdRRdR d)11(2d 0 RdRRd lnln 00 單 位 長 度 的 電 容 RdUC ln 0 解 設(shè) 兩 金 屬 線 的 電 荷 線 密 度 為 EE 例 3 兩 半 徑 為 的 平 行 長 直 導(dǎo) 線

14、 中 心 間 距 為 ，且 , 求 單 位 長 度 的 電 容 .R dRd o xPx xd 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 1R2R 例 球 形 電 容 器 的 電 容 球 形 電 容 器 是 由 半 徑 分 別 為 和 的 兩 同 心 金屬 球 殼 所 組 成 1R 2R解 設(shè) 內(nèi) 球 帶 正 電 （ ） ， 外 球 帶 負(fù) 電 （ ） Q Q rr204 erQE )( 21 RrR 21 20 d4d RRl rrQlEU )11(4 210 RRQ ,2 R 104 RC 孤 立 導(dǎo) 體 球 電 容P* 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 +

15、 + + + + + + + +- - - - - - - - -ECQ2 2四 電 容 器 的 電 能 qCqqUW ddd Q qqCW 0 d1 22121 CUQUW U qd+UQC 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 各 電 容 器 兩 極 板 間 的 電 勢 差 相 等nUUUU 21 電 容 器 組 的 帶 電 量 為 各 電 容 器帶 電 量 之 和 nqqqQ 21 電 容 器 組 的 電 容 nCCCC 21 1C2C 3CQ QC 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 串 聯(lián)各 電

16、容 器 所 帶 電 量 相 等 nqqqQ 21電 容 器 組 的 總 電 勢 差 為 各 電 容器 電 勢 差 之 和 nUUUU 21電 容 器 組 總 電 容 的 倒 數(shù) 等 于 各個(gè) 電 容 的 倒 數(shù) 之 和 nCCCC 1111 21 1C 2C nCQ QCU 靜 電 場 中 的 導(dǎo) 體 和 電 介 質(zhì)電 容 器 練 習(xí) 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 . lmm1dV100 C10 4 l解 F10F10010 64 UQC 2lS m6.10 0 Cdl