高二物理课件电容器电容高二物理课件

电容和电容器电容器及其分类电容器电容求解电容器的电场能温州大学物理与电子信息学院电容器及其分类温州大学物理与电子信息学院孤立导体的电容若一孤立导体带电+q，则该导体具有一定的电位U，qU且q、U。即有：CUqC=比例常数与q、U无关；与导体的尺寸形状有关。C：称为孤立导体的电容。物理意义：导体每升高单位电位，所需要的电量。单位：F(法拉)一般导体不同，C就不同。如同容器装水：例题1：一个带电导体球的电容，设球带电q。R4qUoUqCR4o地球半径：R=6.4106mF10700C6F700电容器及其分类温州大学物理与电子信息学院EF如图：带电qA的导体旁若有其它导体E、F则：CUqAAAqBE、F上的感应电荷影响UA如何消除其它导体的影响？静电屏蔽UB=0UA–UB=UA不受E、F的影响则A的电容为：AUqCBAUUq与B紧密相关注：既使B不接地，UA–UBqA并与E、F无关。这种由A、B组成的导体系统电容器电容器电容器及其分类温州大学物理与电子信息学院电容器：两相互绝缘的导体组成的系统。电容器的两极板常带等量异号电荷。几种常见电容器及其符号：电容器及其分类温州大学物理与电子信息学院电容器分类平行板电容器电容器及其分类温州大学物理与电子信息学院电容器及其分类温州大学物理与电子信息学院圆柱形电容器电容器及其分类温州大学物理与电子信息学院球形电容器电容器及其分类温州大学物理与电子信息学院平板电容器S0ElEdUUd0dUUqC00/dSdS0电容与极板面积成正比，与间距成反比。电容器电容求解温州大学物理与电子信息学院常见电容器电容求解圆柱形电容器rE02lEdUUrrBARRd20UUqC0ABRRlln20ABRRlln20ARBRABRRln20电容器电容求解温州大学物理与电子信息学院球形电容器204rqElEdUUUUqC0ABBARRRR04ARBRrrqBARRd420)11(40BARRq电容器电容求解温州大学物理与电子信息学院例题2:半径都是a的两根平行长直导线相距为d(da),求单位长度的电容。解：设导线表面单位长度带电+,–)(22xdxEooadaEdxUadaadoolnln单位长度的电容：)ln()ln(100adadUQCd两线间任意P点的场强：x.PEox特殊电容器电容求解电容器电容求解温州大学物理与电子信息学院例题3:一电容器两极板都是边长为a的正方形金属平板，但两板不严格平行有一夹角。证明：当时，该电容器的电容为：abb2a1baC2o忽略边缘效应ab证明：整体不是平行板电容器但在小块面积adx上，可认为是平行板电容器,其电容为：xdxsinxbadxdCodSCdCCaoosinxbadx)sinba1ln(sinaob+xsin电容器电容求解温州大学物理与电子信息学院abxdxdSCdCCaoosinxbadx)sinba1ln(sinaoababsin1sinba则：2)sinba(21sinba)sinba1ln()sinba211(baC2o)b2a1(ba2o证毕b+xsin电容器电容求解温州大学物理与电子信息学院(2)在电路中，一个电容器的电容量或耐压能力不够时，可采用多个电容连接：如增大电容，可将多个电容并联：…1C2CkCCk21CCCC若增强耐压，可将多个电容串联：…1U2UkUU耐压强度：K21UUUU但是电容减小：k21C1C1C1C1C的大小耐压能力(1)衡量一个实际的电容器的性能主要指标电容器的串并联电容器电容求解温州大学物理与电子信息学院电容器的能量K...CRab电容器带电时具有能量，实验如下：将K倒向a端电容充电再将K到向b端灯泡发出一次强的闪光!能量从哪里来？电容器释放。问题：当电容器带有电量Q、相应的电压为U时，所具有的能量W=？电容器的电场能温州大学物理与电子信息学院利用放电时电场力作功来计算：放电到某t时刻,极板还剩电荷q,极板的电位差：Cqu将(–dq)的正电荷从正极板负极板，电场力作功为：dqcqudqdAQQACQ21A2即电容器带有电量Q时具有的能量：CQ21W22CU21QU21可见：C也标志电容器储能的本领。15K...CRab电容器的电场能温州大学物理与电子信息学院CQ21W22CU21QU21这些能量存在何处？电场的能量以平行板电容器为例：UQCεS0=dEdU并且2CU21W220S1=Ed2d2012ESd2012EV2012eWEV记为：能量储存在电场中电场能量密度单位体积内所储存电场能量：VWwee2012E电容器的电场能温州大学物理与电子信息学院例题4:求一圆柱形电容器的储能W=？解：设电容器极板半径分别为R1、R2带电线密度分别为、–，则两极板间的电场为：2oEr212eoWEdVrhdr2dV其中：221ln4oRhREdVE21W22QW2C–h求C的另一方法：CQ21W2电容器的电场能温州大学物理与电子信息学院例题5:平行板电容器，极板面积为S，间距为d，接在电源上以保持电压为U。将极板的距离拉开一倍，计算：(1)静电能的改变We=？；(2)电场对电源作A=？；(3)外力对极板作功A外=？解：(1)拉开前拉开后dSC1d2SC2222UC21W211UC21W2124UdS静电能减少了0W(2)电场对电源作功=电源力克服电场力作功21QQUdqA电源UQQ12UQQ12电源电场AACUQ221UCC电容器的电场能温州大学物理与电子信息学院(2)电场对电源作功=电源力克服电场力作功21QQUdqA电源UQQ12UQQ12电源电场AACUQ221UCC2Ud2SA电场0但A电场–W(3)外力对极板作功WAA电源外22Ud2SUd4S2Ud4S电场外AWA电容器的电场能温州大学物理与电子信息学院课堂小结1.掌握典型电容的求解及其步骤电容和电容器温州大学物理与电子信息学院qCUR4o孤立导体球0SCd平行板电容器圆柱形电容器02lnBAlCRR球形电容器04ABBARRCRR一般电容的求解步骤:电容和电容器温州大学物理与电子信息学院计算两个极板的电场分布计算两个极板的电势差根据电容定义公式求得电容2.电容器的电场能定义及其典型例子2CU21W2012eWEV221ln4eoRhWR课后作业:习题P791.571.601.611.62