大學(xué)物理6.5電容器電場能量 課件

1、 電容器的電容：一個極板所帶電量的絕對值 與兩個極板間的電勢差 的比值 電容器是組成電路的基本元件之一, 它由被電介質(zhì)分隔開的兩個導(dǎo)體組成，兩個導(dǎo)體為它的極板 1.電容的定義6.5.1 電容器的電容 電容的單位為法拉，符號為 電容器的電容決定于電容器本身的結(jié)構(gòu)，即兩導(dǎo)體的形狀、尺寸以及兩導(dǎo)體間電介質(zhì)的種類等，而與它所帶的電量無關(guān) 2.電容的計(jì)算步驟 （1）假設(shè)兩極板分別帶電荷 ，求得兩極間 ，進(jìn)而計(jì)算出 ；（2）通過電容定義 求出 ， 僅由電容器本身性質(zhì)決定 3.電容的串聯(lián)和并聯(lián)串聯(lián)：并聯(lián)：1 .平行板電容器 6.5.2 電容的計(jì)算 設(shè)兩極板分別帶等量異號電荷 和 ，于是兩極板上的電荷面密度分

2、別為 ，兩個帶等量異號電荷的無限大平行平面之間的電場強(qiáng)度的大小 2 .球形電容器 在兩個球殼之間作球狀高斯面，根據(jù)高斯定理3 .圓柱形電容器 高斯面 在兩個圓柱面之間做圓柱形高斯面，根據(jù)高斯定理+_ 設(shè)充電過程的某一瞬間，兩極板之間的電勢差為 ，極板所帶電量的絕對值為 ，此時若把電荷 從帶正電的極板移到帶負(fù)電的極板上，外力克服靜電力所做的功為 外力所做的總功，即電容器儲存的電能6.5.3 電容器的充電 6.5.4 心臟除顫器 心臟除顫器是一種應(yīng)用電擊來搶救和治療心律失常的一種醫(yī)療電子設(shè)備，其核心元件為電容器如果把一個已充電的電容器在極短的時間內(nèi)放電，可得到較大的功率除顫器的工作原理是首先采用電

3、池或低壓直流電源給電容器充電，充電過程不到一分鐘，然后利用電容器的瞬間放電，產(chǎn)生較強(qiáng)的脈沖電流對心臟進(jìn)行電擊，也可描述為先積蓄定量的電能，然后通過電極釋放到人體除顫器工作時，電擊板被放置在患者的胸膛上，控制開關(guān)閉合，電容器釋放它存儲的一部分能量通過患者從一個電擊板到另一個電擊板 的電容器被充電到 ,例1 除顫器中一個電容器中儲存能量為大？ 這個能量中的約200J在2ms的脈沖期間被發(fā)送通過患者，該脈沖的功率為100kW，它遠(yuǎn)大于電池或低壓直流電源本身的功率，完全可以滿足救護(hù)患者的需要 解6.5.5 靜電場的能量 能量密度 特例平行板電容器中儲存的電能 例2 球形電容器的導(dǎo)體球殼兩個內(nèi)外半徑分別為 和 ，球殼間充滿了相對電容率為 的電介質(zhì)求當(dāng)兩個球殼所帶電量分別為 時，電容器所儲存的電場能量 取半徑為 ，厚度為 的球殼為體積微元，體積為 解 根據(jù)高斯定理可得兩個球殼之間的場強(qiáng)大小為 電場總能量為 例3 內(nèi)外半徑分別為 和 的圓柱形電容器，圓柱面長度為 ，且 ，兩個圓柱面之間充滿了相對電容率為 的電介質(zhì)（1）求當(dāng)這兩圓柱面上帶電量分別為 時，兩圓柱面間的電場能量；（2）由能量關(guān)系推算此圓柱電容器的電容解 （1）設(shè)兩個圓柱面單位長度上的電荷密度為 根據(jù)高斯定理可得兩個圓柱面之間的