南理工大學(xué)物理上第9章9-(3-4)電場(chǎng)的能量

§9-3電容電容器電容器是一儲(chǔ)能元件。紙質(zhì)電容器陶瓷電容器電解電容器可變電容器

按電解質(zhì)分類(lèi)有：有機(jī)介質(zhì)電容器、無(wú)機(jī)介質(zhì)電容器、電解電容器和空氣介質(zhì)電容器等。

紙質(zhì)電容器

一般是用兩條鋁箔作為電極，中間以厚度為0.008～0.012mm的電容器紙隔開(kāi)重疊卷繞而成。制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，能得到較大的電容量

一般在低頻電路內(nèi)，通常不能在高于3～4MHz的頻率上運(yùn)用。油浸電容器的耐壓比普通紙質(zhì)電容器高，穩(wěn)定性也好，適用于高壓電路

電容是電子設(shè)備中大量使用的電子元件之一，廣泛應(yīng)用于隔直，耦合，旁路，濾波，調(diào)諧回路，能量轉(zhuǎn)換，控制電路等方面。用C表示電容，電容單位有法拉（F）、微法拉（uF)、皮法拉（pF),1F=10^6uF=10^12pF

色環(huán)順口溜：

1、

2、

3、

4、

5、

6、

7

；

棕、紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫

8

灰

9

白

0

為

黑

；

還

有

金

銀

常

作

陪

金

5%

銀

10%

在充電過(guò)程中，q從0→Q，q增加，Uab增加，但比值不變，定義為：穩(wěn)定后一、電容器的電容電容器的電容：極板的帶電量與兩極板之間的電勢(shì)差的比值為電容器的電容。

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)，與極板是否帶電和帶電荷量多少無(wú)關(guān).單位：法拉

孤立導(dǎo)體的電容+++++++++qU孤立導(dǎo)體：當(dāng)一個(gè)導(dǎo)體周?chē)淮嬖谄渌鼘?dǎo)體或者帶電體。例：求一半徑為R的金屬導(dǎo)體球的電容。+++++++++qUR特點(diǎn)：與導(dǎo)體球是否帶電荷和帶多少電荷無(wú)關(guān)，其反映的是導(dǎo)體球本身的某種電學(xué)性質(zhì)。(1)

兩極板的帶電量(2)

電場(chǎng)的分布(3)

極板的電勢(shì)差U(4)

求電容C=Q/U步驟二、電容器的電容計(jì)算++++++------(2)兩帶電平板間的電場(chǎng)強(qiáng)度(1)

兩導(dǎo)體板分別帶電(3)

兩帶電平板間的電勢(shì)差(4)

平板電容器電容介質(zhì)1、平行板電容器平行板電容器電容2圓柱形電容器(2)(4)

電容++++----(1)

兩導(dǎo)體圓柱面單位長(zhǎng)度上分別帶電(3)3球形電容器的電容球形電容器是由半徑分別為RA和RB的兩同心金屬球殼所組成。解：設(shè)內(nèi)球帶正電+Q，外球帶負(fù)電-Q＋＋＋＋＋＋＋＋*1)當(dāng)B在無(wú)窮遠(yuǎn)處，A為孤立導(dǎo)體球，2)－接近于平行板電容器3)－近似為金屬球三電容器的串聯(lián)和并聯(lián)１電容器的串聯(lián)UAB=U1+U2＋—AB+q-qq=q1=q22電容器的并聯(lián)Q=UC＋A－Bq=q1+q2UC=UC1+UC2U=U1=U2q1=U1C1

=UC1q2=U2C2=UC2

例1平行電容器的極板是邊長(zhǎng)為l的正方形，兩板之間的距離d=1mm。如兩極板的電勢(shì)差為U=100V，要使極板上儲(chǔ)存＋10-4C的電荷，邊長(zhǎng)取多大才行?解單位長(zhǎng)度的電容解

設(shè)兩金屬線(xiàn)的電荷線(xiàn)密度為

例2

兩半徑為R的平行長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)中心間距為d，且R>>d，求：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的電容.例3平行板電容器兩極板間距為d，面積為S，電勢(shì)差為UAB=UA-UB，在內(nèi)部放一厚度為t的電介質(zhì)，介質(zhì)的兩表面與極板平行，相對(duì)介電常數(shù)為εr，介質(zhì)兩邊均為空氣(作真空計(jì)算)，略去邊緣效應(yīng)。求：(1)電容器的電容C；(2)兩極板上所帶的電荷Q。解：