《電容器和電介質(zhì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、電容器和電介質(zhì)研究電場(chǎng)和導(dǎo)體、電介質(zhì)的相互作用第12章1教學(xué)要求1.掌握導(dǎo)體靜電平衡條件，能該條件分析帶電導(dǎo)體的靜電場(chǎng)中的電荷分布；求解有導(dǎo)體存在時(shí)場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)分布；2.了解電介質(zhì)的極化機(jī)理，了解電位移矢量的物理意義及有電介質(zhì)時(shí)的高斯定理；3.理解電容的定義，能計(jì)算簡(jiǎn)單形狀電容器的電容；4.理解帶電體相互作用能，計(jì)算簡(jiǎn)單對(duì)稱情況下的電磁能量.2一、本章研究的問(wèn)題仍然是靜電場(chǎng)所以場(chǎng)量仍是基本性質(zhì)方程仍是思路：物質(zhì)的電性質(zhì)對(duì)電場(chǎng)的影響解出場(chǎng)量3§12-1電容電容器一、孤立導(dǎo)體的電容1.電容的定義：2.電容的單位：F（法拉）帶電孤立導(dǎo)體球的

2、電勢(shì)：當(dāng)R確定時(shí),例：用孤立導(dǎo)體球要得到1F的電容，球半徑為多大？q3.注意：C僅由導(dǎo)體本身的形狀、大小和決定。4二、電容器的電容電容器—由兩個(gè)帶等量異號(hào)電荷的導(dǎo)體構(gòu)成的器件。1.電容器電容的定義其中q—極板上的電量；—兩極板間的電勢(shì)差(電壓）。２.注意:C僅與電容器兩極板的形狀大小、相對(duì)位置及內(nèi)部介質(zhì)有關(guān)。3.電容器電容的計(jì)算步驟(1)給電容器充電，用高斯定理求；(2)由求；(3)由定義計(jì)算C。5三、幾種常見電容器的電容1.平板電容器則極板間場(chǎng)強(qiáng)為：(2)兩極板間電勢(shì)差：(3)由電容定義：dS極板面積S，間距d(S>>d2)(1)

3、充電；（是均勻電場(chǎng)）得：平板電容器電容：僅由決定，與其所帶電量、極板間電壓無(wú)關(guān)。62.球形電容器兩板間場(chǎng)強(qiáng)：(3)電容：(1)充電；(2)兩極板間電勢(shì)差：球形電容器電容：兩極板的半徑僅由決定，與其所帶電量、極板間電壓無(wú)關(guān)。7★討論：(1)若則：可視為平板電容器的電容。(2)若可視為孤立導(dǎo)體球的電容。球形電容器電容：或孤立導(dǎo)體球可視為一個(gè)極板在處的球形電容器。8RARBrBAl93.圓柱形電容器(3)電容：(1)充電，(2)兩極板間電勢(shì)差：兩板間場(chǎng)強(qiáng)：兩極板的半徑為圓柱形電容器電容：長(zhǎng)為L(zhǎng)。僅由決定，與其所帶電量、極板間電壓無(wú)關(guān)。10

4、1.電容器的并聯(lián)4）當(dāng)電容器充滿介質(zhì)后?稱電容率，?r稱相對(duì)電容率，?r>1Uq1C1q2C2q3C3?特點(diǎn)§12-2電容器的連接112.電容器的串聯(lián)?特點(diǎn)U1U2U3Uq2q1-q1q3-q2-q3即說(shuō)明：等效電容值比每一個(gè)串聯(lián)電容值小，但耐壓值提高.說(shuō)明：等效電容比每一個(gè)并聯(lián)電容值高，但耐壓值受到并聯(lián)電容最低耐壓值的限制.12§12-3電介質(zhì)對(duì)電場(chǎng)的影響電介質(zhì)—不導(dǎo)電的絕緣物質(zhì)。1.充電介質(zhì)時(shí)電容器的電容以平板電容器為例：(1)兩極板間為真空時(shí)：(2)兩極板間充滿各向同性的均勻電介質(zhì)時(shí)：測(cè)得：★結(jié)論：充滿電介質(zhì)電容器的電容是真空

5、時(shí)電容的倍。13—稱電介質(zhì)的相對(duì)電容率（相對(duì)介電常數(shù)）?！Q電介質(zhì)的電容率(介電常數(shù))。是表征電介質(zhì)電學(xué)性質(zhì)的物理量（純數(shù)）?？諝猓阂话汶娊橘|(zhì)：導(dǎo)體：2.電介質(zhì)的相對(duì)電容率3.電介質(zhì)的電容率空氣：14(1)平板電容器電容：(2)球形電容器電容：(3)圓柱形電容器電容：★結(jié)論:電容器的電容只決定于兩極板的形狀、大小、相對(duì)位置和極板間的電介質(zhì)的電容率。4.常用的充滿電介質(zhì)電容器的電容155.電介質(zhì)中的場(chǎng)強(qiáng)且有：（變小）在空間自由電荷分布不變的情況下，介質(zhì)中的場(chǎng)強(qiáng)是真空時(shí)該處場(chǎng)強(qiáng)的倍。實(shí)驗(yàn)得知：電介質(zhì)★結(jié)論：16一、電介質(zhì)的極化絕緣體都屬

6、于電介質(zhì)。在這種物質(zhì)中，不存在自由電荷，但是在靜電場(chǎng)的作用下，電介質(zhì)的表面上會(huì)出現(xiàn)電荷，稱為極化電荷。電介質(zhì)出現(xiàn)極化電荷的現(xiàn)象，稱為電介質(zhì)極化?！?2-4電介質(zhì)的極化無(wú)極分子例如，CO2H2N2O2He有極分子例如，H2OHClCOSO2電子云的正電中心在電介質(zhì)分子中，分布在分子中的正、負(fù)電荷“重心”不重合的稱為有極分子介質(zhì)，而正、負(fù)電荷“重心”相重合的分子，稱為無(wú)極分子介質(zhì)。171.無(wú)極分子的位移極化2.有極分子的轉(zhuǎn)向極化3.極化電荷（束縛電荷）電介質(zhì)4.極化電荷的特點(diǎn)(1)不能移出電介質(zhì)；各向同性的均勻電介質(zhì)極化時(shí)只在其表面出現(xiàn)

7、面極化電荷，內(nèi)部無(wú)體極化電荷?！娊橘|(zhì)表面因極化而出現(xiàn)的電荷。184.極化電荷與自由電荷的關(guān)系得：19§12-5有介質(zhì)時(shí)的高斯定理一、有介質(zhì)時(shí)的高斯定理電介質(zhì)導(dǎo)體引入電位移矢量：上式得：20有介質(zhì)時(shí)的高斯定理—電場(chǎng)中通過(guò)任意閉和曲面的電位移通量=該閉曲面包圍的自由電荷的代數(shù)和。二、電位移矢量2.是綜合了電場(chǎng)和介質(zhì)兩種性質(zhì)的物理量。1.上式適合于各向同性的均勻電介質(zhì)。3.通過(guò)閉合曲面的電位移通量?jī)H與面內(nèi)自由電荷有關(guān)，但是由空間所有自由電荷和極化電荷共同激發(fā)的。4.是為簡(jiǎn)化高斯定理的形式而引入的輔助物理量，方便處理有介質(zhì)時(shí)的電場(chǎng)。215

8、.有電介質(zhì)時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算1)先用計(jì)算2)再用計(jì)算對(duì)于介質(zhì)具備某種對(duì)稱性(球?qū)ΨQ,軸對(duì)稱,面對(duì)稱)的情況,可以用介質(zhì)中的高斯定理求電場(chǎng)強(qiáng)度.Ｔ０９－９22能量是定域于場(chǎng)的，靜電能是定域于靜電場(chǎng)的。靜電場(chǎng)的能量一個(gè)帶電體系所具有的靜電能就