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《電容器 靜電場的能量》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、《大學物理學》電子教案第三篇第二章 有導體、電介質(zhì)存在時的靜電場理學院物理系 張晚云引入:你知道嗎引入:你知道嗎【問題一】像機上的閃光燈是由什么器件提供電能的?【問題二】話筒中把聲信號轉換為電信號的器件是什么?【問題三】手機面板上的按鍵的工作原理是什么?3-2-4ss《大學物理學》電子教案電容器及其電容§3-2-4電容器及其電容一、孤立導體的電容一、孤立導體的電容【孤立導體】離其它導體或帶電體都足夠遠的導體。例:真空中一個半徑為R的球形孤立導體為一常量,取決于導體的形狀及周圍介質(zhì)。RQ反映了孤立導體球在一定電勢下儲存電量能力的大小定義:——孤立導體的電容單位:法拉(F)說明⑴孤立導體電容
2、的大小反映了該導體在給定電勢的條件下儲存電量能力的大小;⑵孤立導體的電容只取決于孤立導體的幾何形狀,而與導體所帶電量及導體的電勢無關。估算:用孤立導體球要得到1F的電容,球半徑為大?⑶微法1μF=10-6F皮法1pF=10-12F一、孤立導體的電容一、孤立導體的電容§3-2-4電容器及其電容二、雙導體電容器的電容二、雙導體電容器的電容+qA+Q-Q【雙導體電容器】兩個相互靠近而又絕緣的導體組成的封閉系統(tǒng)極板+Q同心球形電容器同軸柱形電容器ABS平行板電容器實際:電場線幾乎全部集中于兩極板之間即可?!?-2-4電容器及其電容電容器的分類按可調(diào)分類:可調(diào)電容器、雙連電容器、固定電容器按介質(zhì)分
3、類:空氣電容器、云母電容器、陶瓷電容器、紙質(zhì)電容器、電解電容器按體積分類:大型電容器、小型電容器、微型電容器電容器的符號固定:可調(diào):二、雙導體電容器的電容二、雙導體電容器的電容§3-2-4電容器及其電容1、雙導體電容器的電容+Q–QAB+++++–––––SdE(注:通常沿電場線積分)二、雙導體電容器的電容二、雙導體電容器的電容§3-2-4電容器及其電容例1一電容器的兩極板都是連長為a的正方形金屬板,兩板并不嚴格平行,而有一夾角.證明:當d二、雙導體電容器的電容二、雙導體電容器的電容§3-2-4電容器及其電容時,略去邊緣效應,它的電容為al(l>>R2–R1)RARBo二、雙導體電容器的
4、電容二、雙導體電容器的電容§3-2-4電容器及其電容極板越長,C越大;板間距越小,C越大當RB→?時,孤立導體球電容結論:電容器的電容僅由電容器的結構及介質(zhì)決定,與其帶電狀態(tài)無關與周圍的帶電體無關。電介質(zhì)在電容器中的作用:(1)增大電容量,減小體積;(2)提高耐壓能力?!?-2-4電容器及其電容二、雙導體電容器的電容二、雙導體電容器的電容2、電容器的應用舉例【1】利用其進行快速充、放電,吸收或提供大的浪涌電流波,產(chǎn)生能量密度極高的脈沖。高能量閃光燈脈沖激光器高能粒子束武器§3-2-4電容器及其電容二、雙導體電容器的電容二、雙導體電容器的電容【2】利用其電容僅決定于幾何結構與電介質(zhì),可實現(xiàn)
5、對各種非電學量的傳感與測量。如:平行板電容器變間隙型變面積型變介質(zhì)型P彈性膜片(動電極)固定電極§3-2-4電容器及其電容二、雙導體電容器的電容二、雙導體電容器的電容2、電容器的應用舉例指紋識別【其他】特性:通交流、隔直流;通高頻、阻低頻;與其它元件組成振蕩、調(diào)諧或延遲電路等;真空器件中建立各種電場;各種電子儀器中濾波、分頻等?!?-2-4電容器及其電容二、雙導體電容器的電容二、雙導體電容器的電容結果:估算:設一平行板電容器的極板是邊長為l的正方形,兩極板之間的距離d=1mm。為使其電容為1uF,l=?l=10.6m思考:如何采用較小的極板又能獲得較大的電容呢?辦法:①改變電容器的結構(
6、如極板間充以電解質(zhì));②改變其形狀(如圓柱型電容器);③通過電容器的不同組合方式;電容器的標稱值電容量(C)耐電值(V)§3-2-4電容器及其電容二、雙導體電容器的電容二、雙導體電容器的電容串聯(lián)并聯(lián)§3-2-4電容器及其電容三、電容器的連接三、電容器的連接結 論(1)電容器串聯(lián)可以提高電容器組的耐壓能力。(2)電容器并聯(lián)可以提高電容器組的容電能力。例1一平板電容器的極板面積為S,兩板間距為d。若在兩板間有一層相對介電常數(shù)?r,厚度為t(t
7、油的相對介電常數(shù)為?r,求如圖所示同軸柱形電容器的電容。結果與討論:利用這一結論可實現(xiàn)油量測量或液位監(jiān)控。§3-2-4電容器及其電容隨堂練習隨堂練習例3五個電容聯(lián)接如圖,己知,試求A、B間電容.提示:故為對稱橋路電容??扇サ??!?-2-4電容器及其電容隨堂練習隨堂練習例4在圖示的電路中C1=C3=2μF,C2=C4=C5=1μFε=600V試求各個電容器上的電勢差?提示:由環(huán)路定理由高斯定理§3-2-4電容器及其電容隨堂練習隨堂練習