《2021-2022学年高二物理竞赛课件：静电场的能量.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021-2022学年高二物理竞赛课件：静电场的能量.pptx（13页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、静电场的能量静电场的能量12一个物体带了电就说它具有了静电能。一个物体带了电就说它具有了静电能。分析带电体的带电过程：物体所带电分析带电体的带电过程：物体所带电量是由量是由众多电荷元聚集众多电荷元聚集而成的，是蚂蚁而成的，是蚂蚁搬家式的。搬家式的。这种聚集过程是需要外界做功的。这种聚集过程是需要外界做功的。外界所作的总功必定等于带电体系电外界所作的总功必定等于带电体系电势能的增加。势能的增加。3能量是定域于场的，静电能是定域于静电场的。能量是定域于场的，静电能是定域于静电场的。一个带电体系所具有的静电能就是该体系一个带电体系所具有的静电能就是该体系所具有的电势能，它等于把各电荷元从无限所具有的
2、电势能，它等于把各电荷元从无限远离的状态聚集成该带电体系的过程中，外远离的状态聚集成该带电体系的过程中，外界所作的功。界所作的功。带电体系所具有的静电能是由电荷所携带呢，还带电体系所具有的静电能是由电荷所携带呢，还是由电荷激发的电场所携带？能量定域于电荷还是是由电荷激发的电场所携带？能量定域于电荷还是定域于电场？在静电场中没有充分的理由，但在电定域于电场？在静电场中没有充分的理由，但在电磁波的传播中能充分说明场才是能量的携带者。磁波的传播中能充分说明场才是能量的携带者。4可以用静电场场量来表示静电能。可以用静电场场量来表示静电能。下面从平行板电容器两极板间的电场的能量得出电场能的一般表示式。5
3、 在电容器充电过程中在电容器充电过程中,设某时刻两极板间的电压设某时刻两极板间的电压为为UAB,在外力作用下持续地将在外力作用下持续地将 dq 电量从负极板移电量从负极板移到正极板时，外力因克服静电场力作的功为：到正极板时，外力因克服静电场力作的功为：所以在电容器中储存的能量为：所以在电容器中储存的能量为：+-+6因为电容器中的电量、场强和电压分别为因为电容器中的电量、场强和电压分别为Q=S=E S,E=E0/r=/,UAB=Ed 由此可以求得电容器中由此可以求得电容器中静电能量静电能量电容器中静电能的电容器中静电能的能量密度能量密度7在各向异性电介质中，一般说来在各向异性电介质中，一般说来D
4、与与E的方向不的方向不同，这时电场能量密度应表示为同，这时电场能量密度应表示为对于非匀强电场，在体对于非匀强电场，在体元元d 内的电场能量为内的电场能量为整个电场的能量可以表示为整个电场的能量可以表示为8例例：一个半径为：一个半径为R，带电荷为，带电荷为q的金属球浸没在电容率的金属球浸没在电容率为为 的无限大均匀电介质中，求空间的电场能量。的无限大均匀电介质中，求空间的电场能量。rS解解：因为球内没有电场，电场能：因为球内没有电场，电场能为零，由高斯定理求得球外的电为零，由高斯定理求得球外的电场强度为场强度为即即 4 r2 D=q解得电感应强度为解得电感应强度为 该处的能量密度为该处的能量密度为9在半径为在半径为 r 与与 r+dr 之间的球壳的能量为之间的球壳的能量为空间的总能量为空间的总能量为