大学物理6.5电容器电场能量.ppt

电容器的电容 一个极板所带电量的绝对值与两个极板间的电势差的比值 6 5 1电容器的电容 电容的单位为法拉 符号为 电容器的电容决定于电容器本身的结构 即两导体的形状 尺寸以及两导体间电介质的种类等 而与它所带的电量无关 2 电容的计算步骤 1 假设两极板分别带电荷 求得两极间 进而计算出 2 通过电容定义求出 仅由电容器本身性质决定 3 电容的串联和并联 串联 并联 6 5 2电容的计算 设两极板分别带等量异号电荷和 于是两极板上的电荷面密度分别为 两个带等量异号电荷的无限大平行平面之间的电场强度的大小 2 球形电容器 外力所做的总功 即电容器储存的电能 6 5 3电容器的充电 6 5 4心脏除颤器 心脏除颤器是一种应用电击来抢救和治疗心律失常的一种医疗电子设备 其核心元件为电容器 如果把一个已充电的电容器在极短的时间内放电 可得到较大的功率 除颤器的工作原理是首先采用电池或低压直流电源给电容器充电 充电过程不到一分钟 然后利用电容器的瞬间放电 产生较强的脉冲电流对心脏进行电击 也可描述为先积蓄定量的电能 然后通过电极释放到人体 除颤器工作时 电击板被放置在患者的胸膛上 控制开关闭合 电容器释放它存储的一部分能量通过患者从一个电击板到另一个电击板 这个能量中的约200J在2ms的脉冲期间被发送通过患者 该脉冲的功率为100kW 它远大于电池或低压直流电源本身的功率 完全可以满足救护患者的需要 解 6 5 5静电场的能量能量密度 特例平行板电容器中储存的电能 例2球形电容器的导体球壳两个内外半径分别为和 球壳间充满了相对电容率为的电介质 求当两个球壳所带电量分别为时 电容器所储存的电场能量 取半径为 厚度为的球壳为体积微元 体积为 电场总能量为 例3内外半径分别为和的圆柱形电容器 圆柱面长度为 且 两个圆柱面之间充满了相对电容率为的电介质 1 求当这两圆柱面上带电量分别为时 两圆柱面间的电场能量 2 由能量关系推算此圆柱电容器的电容 根据高斯定理可得两个圆柱面之间的场强大小为 取半径为 厚度为 长度为的圆柱薄层为体积微元 体积为 2 由电容器储存电能公式 圆柱形电容器的电容为