電場能量課件

§9.9

靜電場的能量一.電容器的能量電容器（儲能元件）儲能多少？儲能=過程中反抗電場力的功。模型：將由負極移向正極板的過程極板電量板間電壓計算：二.電場能量1.電場能量密度以平行板電容器為例2.

電場能量例：用能量法推導球形電容器(R1,R2,

r)電容公式解：設極板帶電量取同心球殼為積分元例：圓柱形電容器（）1.

保持與端電壓V的電源連接。將介質(zhì)層從電容器內(nèi)拉出，求外力的功。2.

斷開電源，將介質(zhì)層拉出。求外力的功。不同點：保持與電源連接

V

不變，Q

可變.電源要做功；斷開電源

Q不變.電源不做功.共同點：電容器電容變化(變小)。分析解：原電容：拉出介質(zhì)層后：1）不斷開電源兩板電勢差=電源端電壓=V保持不變，什么量變化？怎么變？

電容器儲能變化：

極板電量變化:有電荷回流電源，電源做功：由功能原理：能量轉(zhuǎn)換過程：外力做功電場能減少對電源充電2）.斷開電源極板電量Q不變，電源不做功.電容器儲能變化由功能原理能量轉(zhuǎn)換過程：外力做功電場能增加思考題：1.p2549.9.32.比較p253[例二]和

p2669-41對電子采用不同模型計算，結(jié)果數(shù)量級相同.插入電介質(zhì)不斷開電源斷開電源不變量增大量減小量§9.10

穩(wěn)恒電場性質(zhì)：有勢（保守）有源靜電場：相對于觀察者靜止的電荷周圍的電場靜電感應:電荷瞬間宏觀定向運動只討論實現(xiàn)介質(zhì)極化:電荷瞬間微觀定向運動平衡后電場穩(wěn)恒電場：存在電荷宏觀定向運動.（電流）通過截面的電流強度不變通過截面內(nèi)各點電流密度不變穩(wěn)恒電流空間電荷分布不變(流入=流出)，電場分布不變。一.電流密度矢量1.

電流的形成電流傳導電流運流電流位移電流電場載流子：自由電子、正負離子、電子—空穴對、庫柏對、孤子…金屬導電的經(jīng)典解釋：電場中，自由電子除熱運動外，疊加定向加速運動。頻繁碰撞使加速運動間斷進行，其平均效果為定向勻速運動——

漂移運動。通過垂直于指向的截面的電流強度：由金屬導電的經(jīng)典解釋（電子的漂移運動）表示比較漂移速率：熱運動平均速率：電場傳播速率：2.

電流密度矢量大小：通過與該點垂直的單位截面的電流方向：與的漂移運動方向（方向）相同分布：電流線其切向即方向其疏密大小與的關(guān)系：通過某截面的電流強度即電流密度矢量通過該面的通量。3.

穩(wěn)恒電流條件：穿過封閉曲面的通量為零

穩(wěn)恒電流一定是閉合的，或兩端通向無窮遠。(在無窮遠處閉合)

穩(wěn)恒電流的電場分布不隨時間變化。

分布不隨時間變化高斯定理環(huán)路定理適用有源保守導體內(nèi)一經(jīng)建立，不需能量維持。恒量導體內(nèi)分布不變其存在一定伴隨能量轉(zhuǎn)換靜電場穩(wěn)恒電場相同不同比較二.電源電動勢———

穩(wěn)恒電場的能量來源+-電源作用：提供非靜電力，將＋q

由負極移向正極，保持極板間電勢差，以形成持續(xù)的電流.作用機理：

反抗做功，將其他形式能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軘嗦罚簳r平衡通路:外電路：內(nèi)電路：作用，將由正極負極將由負極正極共同作用形成持續(xù)電流。能量轉(zhuǎn)換外電路：內(nèi)電路：做功如何？非靜電場強：非靜電力搬運單位正電荷繞閉合回路一周做功：非靜電力為非保守力：可量度電源將其他形式能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰Υ笮《x：電源電動勢若只在內(nèi)電路存在：規(guī)定指向：練習：電源路端電壓電源電動勢比較試比較電源路端電壓和電源電動勢這兩個概念練習：2.

單位正電荷從電源正極出發(fā)，沿閉合回路一周，又回到電源正極時，下列哪種說法正確？

1)靜電力所做總功為零；

2)非靜電力所做總功為零；

3)靜電力和非靜電力做功代數(shù)和為零；

4)在電源內(nèi)只有非靜電力做功，在外電路只有靜電力做功。╳╳╳

三.自學：歐姆定律與焦耳定律的微分形式歐