电容和电介质.pptVIP

第1页，共23页，星期日，2025年，2月5日§14.3电容和电容器++++++++++导体的一个重要应用——储存电荷一个大小与形状一定的导体能储存多少电荷？导体表面处的电势和场强为：过高的场强会将带电体周围的介质击穿，造成放电。希望带电体在一定的电势下，带电量越大越好。电容：带电体储存电荷能力的度量。第2页，共23页，星期日，2025年，2月5日例：金属球1.孤立导体的电容物理意义：使导体产生单位电势所需要的电量。理论与实践均已证明：导体的电容由导体本身的性质（大小与形状）及其周围的介质决定,与导体是否带电无关！+++++++++++1、定义式2、单位法拉符号：F1F=1C/V孤立导体：导体周围无其它导体或带电体的导体。qV第3页，共23页，星期日，2025年，2月5日2.电容器的电容对非孤立导体A，它还要受到周围其它导体或带电体的影响，电势不再简单地与所带电量成正比。解决办法—利用静电屏蔽的原理，用导体空腔B把导体A屏蔽起来。腔内电场仅由导体A所带电量qA以及A的表面和B的内表面的形状决定，与外界情况无关。A、B之间的电势差（VA-VB）与qA成正比。电容器--由导体及包围它的导体壳所组成的导体系。定义电容器的电容:孤立导体的电容就是导体与无穷远处导体壳间的电容。第4页，共23页，星期日，2025年，2月5日电容器的电容只与电容器的大小、形状、电介质有关，而与电量、电压无关。3.电容的计算方法例1：球形电容器解：设A球带电量为q，板间场强为：极板间的电势差:由电容定义:当时:孤立导体的电容第5页，共23页，星期日，2025年，2月5日例2：平行板电容器平行板电容器极板面积为S，板间距离为d，求电容器电容。解：设两极板带电量分别为+q和-q，平行板电容器场强：板间电势差：电容平行板电容器的电容正比于极板面积S，反比于极板间距d，与q无关。第6页，共23页，星期日，2025年，2月5日例3：圆柱形电容器圆柱形电容器为内径RA、外径RB两同轴圆柱导体面A和B组成，圆柱体的长度l，且R2?R1L，求电容。解：设两柱面带电分别为+q和-q，则单位长度的带电量为作半径为r、高为l的高斯柱面。面内电荷代数和为：高斯面第7页，共23页，星期日，2025年，2月5日柱面间的电势差为：高斯面电容求电容步骤：A）让两极板带等量异性电荷并求其电场分布；B）通过场强计算两极板间的电势差；C）由电容器电容的定义式C=Q/U求C。第8页，共23页，星期日，2025年，2月5日4.电容的串联和并联1).电容器的串联等效特点：由有电容器串联后，等效电容比每个电容器的电容都小，但耐压能力增加了。电容器串联后，等效电容的倒数是各电容的倒数之和。第9页，共23页，星期日，2025年，2月5日2).电容器的并联等效特点：由有电容器并联后，等效电容等于各电容之和。电容器并联后，等效电容比单个电容器的电容量增加了，但耐压能力没有增加。第10页，共23页，星期日，2025年，2月5日电介质对电场的影响电介质——通常条件下的绝缘物质。提高电容器电容的一种方法——填充电介质电势差V0真空时+q-q电势差V填满介质时+q-q电容提高了，场强下降了！为什么？。。。实验发现：考虑到：由得：第11页，共23页，星期日，2025年，2月5日电介质的电容率（又称为介电常数）εεr称为某种介质的相对介电常数,又称为相对电容率。真空的介电常数（真空的电容率）真空εr=1有些介质（如各向同性均匀电介质），其介电系数是常数；而有些介质其介电系数是与电场强度、空间方向等因素有关的变量，一般是一个张量。第12页，共23页，星期日，2025年，2月5日§14.2电场中电介质电子云的负电中心正电荷的等效中心定义：分子电矩——由分子（或原子）中的正负电荷中心决定的电偶极子的电偶极矩，用表示。1.电介质的分类1）极性分子：分子内正负电荷中心不重合;;+水分子H++HO负电荷中心正电荷中心第13页，共23页，星期日，2025年