電解質(zhì)和能量課件

1、電解質(zhì)和能量電解質(zhì)和能量帶靜電的梳子為什么能吸引水柱？2帶靜電的梳子為什么能吸引水柱？4二. 電介質(zhì)極化的微觀模型 1、有極分子(polar molecule)電介質(zhì)： 無外場(chǎng)時(shí)，分子正、負(fù)電荷的“重心”分開，每個(gè)分子可等效為一個(gè)電偶極子，具有固有電矩，如:水，HCl，NH3 由于熱運(yùn)動(dòng)，對(duì)外不顯電性。雜亂有序+-取向極化3二. 電介質(zhì)極化的微觀模型 1、有極分子(polar mol2、無極分子(nonpolar molecule)電介質(zhì)： 無外場(chǎng)時(shí)，分子正、負(fù)電荷的 “重心”重合，無固有電矩。如：H2 ,N2 ,He,CO2 ,CH4 +-位移極化撤去外電場(chǎng)正、負(fù)電荷的 “重心”重合。對(duì)外不

2、顯電性42、無極分子(nonpolar molecule)電介質(zhì)： 無極性分子有極性分子靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)EE5無極性分子有極性分子靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)EE7 水分子是有極分子，在電場(chǎng)的作用下發(fā)生取向極化，極化電荷受梳子電荷電場(chǎng)力的作用，導(dǎo)致水柱偏移。6 水分子是有極分子，在電場(chǎng)的作用下發(fā)生取向極化，極化電荷受梳微波加熱原理?7微波加熱原理?9微波加熱原理 家用微波爐的頻率是2450MHz，電場(chǎng)方向每秒鐘變化24.5 億次。它由一種電子真空管磁控管，產(chǎn)生2450MHz 的超短波電磁波，通過微波傳導(dǎo)元件（波導(dǎo)管）發(fā)射到爐內(nèi)各處，通過發(fā)射、傳導(dǎo)、被食物吸收，引起食物內(nèi)的有極分子（如水、脂肪、蛋白質(zhì)、糖等

3、）以每秒 24.5億次的極高速振動(dòng)，并由振動(dòng)所引起的摩擦使食物內(nèi)部產(chǎn)生高熱，將食物烹熟。微波一碰到金屬就發(fā)生反射，金屬根本沒有辦法吸收或傳導(dǎo)它；微波可以穿過玻璃、陶瓷、塑料等絕緣材料，但不會(huì)消耗能量；而含有水分的食物，微波不但不能透過，其能量反而會(huì)被吸收。 8微波加熱原理 1013.2電極化強(qiáng)度和極化電荷定義電極化強(qiáng)度：（單位體積內(nèi)分子電矩的矢量和）E(總場(chǎng)強(qiáng))不太強(qiáng)時(shí)，在各向同性介質(zhì)內(nèi)有：e 電極化率(polarizability)PE 線性極化0由電介質(zhì)本身性質(zhì)決定。913.2電極化強(qiáng)度和極化電荷定義電極化強(qiáng)度：（單位體積內(nèi)分子+Q-QE13.3 介質(zhì)中的靜電場(chǎng)r : 相對(duì)介電常量 (相對(duì)

4、電容率relative permittivity)真空電介質(zhì)空氣r 1，鈦酸鋇 r=103-104水(20,1atm) r=80，-Q+QE0一. 電介質(zhì)對(duì)電場(chǎng)的影響源電荷產(chǎn)生電場(chǎng)極化電荷產(chǎn)生電場(chǎng)二、介質(zhì)中的靜電場(chǎng)1. 環(huán)路定律2. 高斯定理10+Q-QE13.3 介質(zhì)中的靜電場(chǎng)r : 相對(duì)介電常量一、電位移矢量定義：對(duì)各向同性電介質(zhì),二、 的高斯定理真空中：介質(zhì)中：Gauss面內(nèi)可能有自由電荷q0和極化電荷q ,則高斯面內(nèi)所有電荷的代數(shù)和13.4 電位移矢量11一、電位移矢量定義：對(duì)各向同性電介質(zhì),二、 的高斯定理真空q 很難確定，可以證明：引入電位移通量( 通量)：高斯面內(nèi)自由電荷的代數(shù)和

5、設(shè) ,則點(diǎn)電荷場(chǎng)中的電勢(shì)為無限大均勻帶電平行板：真空中：介質(zhì)中：12q 很難確定，可以證明：引入電位移通量( 通量)：高斯面真空中點(diǎn)電荷介質(zhì)中點(diǎn)電荷電位移線始于自由正電荷，終止于自由負(fù)電荷。電力線始于正電荷終止于負(fù)電荷真空中 線 介質(zhì)中 線 三、電位移、電位移線真空中 線 介質(zhì)中 線 13真空中點(diǎn)電荷介質(zhì)中點(diǎn)電荷電位移線始于自由正電荷，終止于自由負(fù)解：真空中:介質(zhì)中:例1 平行板電容器極板面積為S，間距為d。中間有一厚度為，相對(duì)介電常數(shù)為r 的介質(zhì)板。設(shè)極板帶電 ，求： 及電容C 。14解：真空中:介質(zhì)中:例1 平行板電容器極板面積為S，間 dA = udq13.5 靜電場(chǎng)能一、電容器儲(chǔ)能 電

6、容器的能量 ：= (q / C) dq 15 dA = udq13.5 靜電場(chǎng)能一、電容器儲(chǔ)能 電容器的二、靜電場(chǎng)的能量以平板電容器為例：此式表明電容器的能量?jī)?chǔ)存于電場(chǎng)中。電容器內(nèi)電場(chǎng)的體積2、電場(chǎng)的能量dV內(nèi)的能量：電場(chǎng)的總能量:1、電場(chǎng)能量密度w(普適公式)16二、靜電場(chǎng)的能量以平板電容器為例：此式表明電容器的能量?jī)?chǔ)存于關(guān)于能量變化的計(jì)算 ：(1)引起能量變化的原因 電容器結(jié)構(gòu)情況的變化，電容器中電介質(zhì)情況的變化，電容器連接情況的變化，17關(guān)于能量變化的計(jì)算 ：(1)引起能量變化的原因 電容器結(jié)構(gòu)(2)變化過程中的保持條件 變化過程中保持電容器的電量不變 (電容器充電后和電源斷開) ；變化

7、過程中保持電容器的電壓不變 (電容器始終和電源相聯(lián))。 18(2)變化過程中的保持條件 變化過程中保持電容器的電量不變例2、帶電 Q 的平板電容器板間距為d，現(xiàn)用力緩慢地拉動(dòng)下極板，使板間距變?yōu)?d，求： (1)電容器能量的變化； (2)外力所作的功。 解:(1)電容器能量的變化 19例2、帶電 Q 的平板電容器板間距為d，現(xiàn)用力緩慢地拉動(dòng)下極(2) 外力作功: A外 = F外d = F電d = Q(E上)d 外力作功使電容器能量增加。 例3、求兩電容器并聯(lián)前后，電容器組的能量變化(設(shè)每個(gè)電容器的電容量為C0)。 解： W = W末 -W初 20(2) 外力作功: A外 = F外d = F電d = Q(E本次課小結(jié)：了解電介質(zhì)對(duì)電