高中物理奥林匹克竞赛专题---电容-电容器-静电场的能量(共22张PPT).ppt

一 孤立导体的电容,例如 孤立的导体球的电容,地球,二、电容器,电容器：由两个用电介质（绝缘体）隔开的金属导体组成，它是一种常用的电工和电子元件。,几种常见电容器及其符号：,电容器电容,1 电容是反映电容器本身性质的物理量；,两极板所带电量值,两极板间的电势差,（电容的大小仅与导体的形状、相对位置、其间的电介质有关。与所带电荷量无关。）,2 电容是描述电容器容纳电荷或储存电能的物理量；,3 单位：法拉（F）,1F=106F=1012PF,三 电容器电容的计算,步骤,1 平板电容器,（2）两带电平板间的电场强度,（1）设两导体板分别带电,（3）两带电平板间的电势差,（4）平板电容器电容,电容器极板间距变化，极板面积变化或极板间电介质变化均会引起电容变化.图示为一种电容式键盘，按键时极板间距离改变而导致电容值改变.,电容式键盘,2 圆柱形电容器,（3）,（2）,（4）电容,例3球形电容器的电容,设内外球带分别带电Q,解,孤立导体球电容,设两金属线的电荷线密度为,例4 两半径为R的平行长直导线，中心间距为d，且dR, 求单位长度的电容.,解,的电势能增加为,四、静电场的能量,1.电容器的电能,电势能增加的总量为,该电势能即电容器的储能,2.静电场的能量 能量密度,物理意义电场是一种物质，它具有能量.,我们用能量密度来计算导体球内外的空间电场能,场强分布为,电场能量密度,选用同心球壳为体积元,在导体球内场强为零，所以电场能只存在于球外空间,例1 如图所示,球形电容器的内、外半径分别为R1和R2 ，所带电荷为Q若在两球壳间充以电容率为 的电介质，问此电容器贮存的电场能量为多少？,Q,-Q,解,Q,-Q,（球形电容器）,讨 论,（1）,（2）,（孤立导体球）,例2 圆柱形空气电容器中，空气的击穿场强是Eb=3106 Vm-1 ，设导体圆筒的外半径R2= 10-2 m . 在空气不被击穿的情况下，长圆柱导体的半径R1 取多大值可使电容器存储能量最多？,解,单位长度的电场能量,Eb=3106 Vm-1 ，R2= 10-2 m,END,