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④串联电容器组 C1 C2 +Q -Q +Q -Q U1 U2 特点： C1、C2电量相等,总电势差U1+U2 C +Q -Q U1+U2 等效于 应 ⑤并联电容器组 +Q１ -Q１ U +Q２ -Q２ U C1 C2 特点： C1、C2上电势差相等,总电量Q1+Q2 C +(Q1+Q2) -(Q1+Q2) U 等效于 ∵Q1+Q2=C1U+C2U 应 = CU ①注意电容器与电阻、弹簧等在串、并联时计算方法的异同 ②实际上任意两个导体间都有电容存在,称为杂散电容(stray capacitance) Notes: [例4-2] 平行板电容器,极板面积S,间距d. 在两板间插入一块厚d?的金属板,问:电容变为多少? 解： 视为两个电容器的串联： d? d S d1 d2 [思考] ①若金属板的上下位置变化,结果？ ②若插入的是介质板(?r),结果? §4.4 静电场的能量(Energy of Electrostatic Field)? 1.带电电容器的能量 充电时,电源做功→电容器的静电能；放电时,电场力做功→能量释放. e.g. ? C B 带电电容器的静电能： 2.静电场的能量 充电与放电→极板间电场产生与消失 场的观点：静电能储存于电场中 体积 电场的能量密度(单位体积中的能量)： (对任何电场都成立) 电场的能量： [例4-3] 金属球半径R,带电量Q,求其静电能. 解： [解法一] 视为带电电容器： [解法二]计算静电场的能量： r r+dr r o 球内：E=0 → W=0 球外： r－r+dr区域的能量： 整个电场的能量： [思考] 将“金属球”改为“均匀带电球体”,结果？ 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * 第四章　静电场中的电介质 (Dielectrics in Electrostatic Field) 电介质的极化 　的高斯定律 电容器与电容 静电场的能量 内容 (放在电场中的)电介质 电场 + + + + + - - - - + + + + + - - - - 实验结论: 电介质——绝缘体(无自由电荷) §4.1 静电场中的电介质(Dielectrics in Electrostatic Field)? 1.介质的极化(polarization) ——在外电场作用下，介质表面感生出束缚(极化)电荷的现象． + + + - - - (外电场) 在无外电场作用时，正、负电“重心” 重合。 在无外电场作用时，正、负电“重心” 不重合。 无极分子： 有极分子： ⑴微观机制 ①取向极化(orientation polarization) ——分子固有电矩在电场作用下择优取向 + - + - + - + - +q -q 电矩 面束缚电荷 ②位移极化(displacement polarization) 电子位移： 离子位移： ? - + +q -q -q +q 面束缚电荷 ⑵宏观描述 定义： 极化强度 SI单位: C/m2 实验表明：对于各向同性介质，有 该点处的总场强 分子的偶极矩 体积元 介质的极化率 (polarizability) (纯数) *2.介质表面的束缚电荷(bound charges) ??=Pn 束缚面电荷密度： + + + + Pn 电介质 P + + + + σ ′ 3.介质的击穿(dielectric breakdown) ——外电场很强时,大量分子离解,介质变成导体． 介电强度(击穿场强)： 电介质所能承受的最大场强 介　质 介电强度(106 V/m) 空气 3 矿物油　　　　15 瓷 6?20 玻璃 10?25 聚乙烯 50 云母 80?200 §4.2 的高斯定律(Gauss?s Law for )? 1.电位移 (electric displacement) 在有介质存在时 自由电荷产生的电场 束缚电荷产生的电场 一般情况下束缚电荷是未知的 定义: ——电位移 各向同性介质： SI单位: C/m2 SI单位： ?r (纯数) ——介质的相对介电常量 　　　　　(相对电容率) ——介质的介电常量 　　　　　(电容率) 其中 ? ：C2/N?m2 (同?0) 介　质 ?