靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體電容器PPT課件

1、1VQC 單位：?jiǎn)挝唬?-1VC 1F 1pF 10F 10F 1126定義：孤立導(dǎo)體的電容為孤立導(dǎo)體所帶電荷Q與其電勢(shì)V的比值 .CVQ 第1頁(yè)/共30頁(yè)2物理意義：使導(dǎo)體升高單位電勢(shì)所需電量反映導(dǎo)體儲(chǔ)存電荷的本領(lǐng)VQC 影響因素：與導(dǎo)體的形狀、大小和周圍介質(zhì)有關(guān)與Q、 V無(wú)關(guān)第2頁(yè)/共30頁(yè)3例例 球形孤立導(dǎo)體的電容球形孤立導(dǎo)體的電容RVQC04 RQF 107m, 104 . 64E6ECR 地球地球RQV04 解 讓導(dǎo)體球帶電Q, 電荷分布在導(dǎo)體球外表面，相當(dāng)于一個(gè)均勻帶電球面，電勢(shì)值 第3頁(yè)/共30頁(yè)4q在導(dǎo)體A的近旁有其它導(dǎo)體，則這導(dǎo)體的電勢(shì)不僅與它自己所帶電量Q的多少有關(guān)，還取決

2、于其它導(dǎo)體的位置、形狀及電量。電荷q使鄰近導(dǎo)體表面產(chǎn)生感應(yīng)電荷，它們將影響空間的電勢(shì)分布和每個(gè)導(dǎo)體的電勢(shì)。二二 電容器電容器1 電容器及其電容電容器及其電容第4頁(yè)/共30頁(yè)B5如何解決？用一個(gè)封閉的導(dǎo)體殼B把導(dǎo)體A包圍起來(lái)，并將B接地殼外的導(dǎo)體就不會(huì)影響A的電勢(shì)。這時(shí)若使導(dǎo)體A帶電Q，導(dǎo)體殼B的內(nèi)表面將帶電-Q，隨著Q的增加，腔內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)將按比例地增大，因此仍可定義它的電容為UQVVQCBA電容的定義式CDA第5頁(yè)/共30頁(yè)6 導(dǎo)體殼B和其腔內(nèi)的導(dǎo)體A組成的導(dǎo)體系，叫做電容器。組成電容器的兩導(dǎo)體叫做電容器的極板。 UQC 電容器的電容為電容器一塊極板所帶電量絕對(duì)值Q與兩極板電勢(shì)差的比值 .BAr

3、EUdBA第6頁(yè)/共30頁(yè)7 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)，與所帶電荷量無(wú)關(guān). .注意思考：電容器的電容能不能定義為C=Q/VA影響VA的因素有哪些？BA第7頁(yè)/共30頁(yè)8按形狀：柱型、球型、平行板電容器按型式：固定、可變、半可變電容器按介質(zhì)：空氣、塑料、云母、陶瓷等 特點(diǎn)：非孤立導(dǎo)體，由兩極板組成2 電容器的電容器的分類分類第8頁(yè)/共30頁(yè)9固定電容器固定電容器可變電容器可變電容器微調(diào)電容器微調(diào)電容器電解電容器電解電容器+ +- -電容器的符號(hào)：第9頁(yè)/共30頁(yè)103 電容器電容的計(jì)算電容器電容的計(jì)算（1 1）設(shè)兩極板分別帶電設(shè)兩極板分別帶電Q （3 3）求兩極板間的

4、電勢(shì)差U步驟步驟（4 4）由C=Q/U求CE（2 2）求兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度求兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度UQC 第10頁(yè)/共30頁(yè)11例例1 平行平行平板電容器平板電容器SQE00SQdEdU0dSUQC0解Sd+ + + + + +QQ- - - - - -C正比于極板面積正比于極板面積 S，反比于極板間隔，反比于極板間隔 d。第11頁(yè)/共30頁(yè)121R2R例例2球形電容器的電容球形電容器的電容r204rQE)(21RrR rEUl d)11(4210RRQ設(shè)內(nèi)外球帶分別帶電Q解 2120d4RRrrQ 2R104RC孤立導(dǎo)體球電容122104RRRRUQC第12頁(yè)/共30頁(yè)13122104RRRRC

5、電容為24 RS 12RRd令RRR21通常情況下1R2R第13頁(yè)/共30頁(yè)141R2R204rQE)(21RrR rEUld)11(4210RRQ設(shè)內(nèi)外球帶分別帶電Q如外部存在其他帶電體，以上計(jì)算電容的過(guò)程需修正嗎？A,B的電勢(shì)變嗎？若內(nèi)部存在帶電體呢？qQout 第14頁(yè)/共30頁(yè)15例例3 圓柱形電容器圓柱形電容器ABRRlUQCln20ABRRRRlQrrUBAln22d00)(20BARrRrE設(shè)兩圓柱面單位長(zhǎng)度上分別帶電解ARlBRBRl +-+-第15頁(yè)/共30頁(yè)16平行板電容器電容AABRRRd dSdlRCA002ABRRlUQCln20ARlBRBRl +-+-第16頁(yè)/共

6、30頁(yè)17（4 4）電介質(zhì)電容器真空電容器與充滿某種均勻電介質(zhì)時(shí)電容器相比 r r叫做介質(zhì)的相對(duì)介電常量（相對(duì)電容率），它是表征電介質(zhì)本身特性的物理量，是一個(gè)無(wú)量綱的純數(shù)。0CCr 叫做電介質(zhì)的電容率，單位與真空電容率相同。r0第17頁(yè)/共30頁(yè)18注意：1電容器是一種特制的兩導(dǎo)體系統(tǒng) 極板間的電場(chǎng)分布僅由兩極板的幾何形狀和相對(duì)位置決定靜電屏蔽作用嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，兩極板應(yīng)形成封閉空腔。 當(dāng)兩塊面積很大的導(dǎo)體板靠得很近時(shí)，板間區(qū)域可視為導(dǎo)體空腔。第18頁(yè)/共30頁(yè)19電容器的電量用導(dǎo)線將兩極板連接后，電量變化值兩極板相向的兩表面所帶電量。2任意導(dǎo)體組存在電容，一般不稱為電容器電容受周圍導(dǎo)體的影響，不固

7、定。BA第19頁(yè)/共30頁(yè)20R2dE設(shè)兩金屬線的電荷線設(shè)兩金屬線的電荷線密度為密度為 例例4 4 兩半徑為兩半徑為R的平行長(zhǎng)的平行長(zhǎng)直導(dǎo)線，中心間距為直導(dǎo)線，中心間距為d，且，且dR, , 求單位長(zhǎng)度的電容求單位長(zhǎng)度的電容. .xxd )(2200 xdxEEE解oxP第20頁(yè)/共30頁(yè)21RdRxEUdRdRRdlnln00RdUCln0RdRxxdxd)11(20R2dExxd oxP第21頁(yè)/共30頁(yè)22三三 電容器的并聯(lián)和串聯(lián)電容器的并聯(lián)和串聯(lián)工廠生產(chǎn)的電容器是系列化的，當(dāng)遇到所需的電容器在電容的數(shù)值或耐壓能力方面不能滿足要求時(shí)，可以把幾個(gè)電容器并聯(lián)或串聯(lián)起來(lái)使用 電容器的性能指標(biāo)u

8、耐壓，指電容器工作時(shí)所能承受的電壓值。u電容量：電容器的電容值。第22頁(yè)/共30頁(yè)231 電容器的串聯(lián)電容器的串聯(lián)q q 1Uq q nU2U1C2CnCUq q nqqqq 21 nnCCCqUUUU1112121nCCCC111121 總電容的倒數(shù)是各電容器電容的倒數(shù)之和總電容C比串聯(lián)的任一電容器的電容都小。電容器串聯(lián)的物理實(shí)質(zhì)相當(dāng)于增加了極板的間距。第23頁(yè)/共30頁(yè)242 電容器的并聯(lián)電容器的并聯(lián)AB1C2C3CnC1q 1q 2q 2q 3q 3q nq nq .UnUUUU 21UCCCqqqqnn).(.2121 ).().(2121nnCCCUUCCCUqC 其物理實(shí)質(zhì)相當(dāng)于增

9、加了電容器的極板面積。第24頁(yè)/共30頁(yè)25qQUqC 例5 一球形電容器內(nèi)外薄球殼的所帶電量分別為q和Q，電勢(shì)差為U,則其電容為（ ）公式中的電量指兩極等勢(shì)時(shí)需從一極板至另一極板所遷移的電量。第25頁(yè)/共30頁(yè)26例例6 6 三平行板三平行板A A、B B、C C面積均為面積均為200cm2,A,A、B B間相距間相距4.0mm.A A、C C間相距間相距2.0mm,B,B和和C C兩板都兩板都接地接地. .如果使如果使A A板帶正電板帶正電3 10-7C, ,求求: :(1)(1)B B、C C板上感應(yīng)電荷；板上感應(yīng)電荷； (2)(2)A A板的電勢(shì)板的電勢(shì). .AABC2mm4mm第26

10、頁(yè)/共30頁(yè)27分析分析: :由導(dǎo)體靜電平衡性質(zhì)及電荷守恒求解由導(dǎo)體靜電平衡性質(zhì)及電荷守恒求解. .由電荷守恒由電荷守恒, ,得得 qqqCB (1)(1) 因因B B、C C兩板接地兩板接地 ACABUUBq解解: :(1)(1)設(shè)設(shè)A板的帶電量為板的帶電量為q, ,靜電平衡時(shí)靜電平衡時(shí), ,B、C兩板在相對(duì)兩板在相對(duì)A板一側(cè)表面有感應(yīng)電荷分布板一側(cè)表面有感應(yīng)電荷分布, ,分分別設(shè)為別設(shè)為 、 . .BqCqACACABABdEdE(2)(2)A ABCCqBqCq第27頁(yè)/共30頁(yè)28其中其中 SqE0B0BABSqE0C0CAC(3)(3) 聯(lián)立聯(lián)立(1)(1)、(2)(2)、(3),(3),可解得可解得 ）（C100 . 1317Bqq）（C100 . 2327Cqq(2)(2)因B