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1、电容器和电介质现在学习的是第1页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质教学基本要点教学基本要点1 1 电容器及电容电容器及电容2 2 静电场中的介电质静电场中的介电质3 3 电位移电位移 有介质时的高斯定理有介质时的高斯定理4 4 电容器及介电质中电场的能量电容器及介电质中电场的能量现在学习的是第2页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质教学基本要求教学基本要求 一一 掌握电容器的电容，能计算常见电掌握电容器的电容，能计算常见电容器的电容容器的电容.二二 了解了解介电质的极化机理，掌握电位介电质的极化机理，掌握电位移矢量和电场强度的关系移矢量和电场强度的关系
2、.理解介电质中的高理解介电质中的高斯定理，并会用它来计算介电质中对称电场斯定理，并会用它来计算介电质中对称电场的电场强度的电场强度.三三 掌握掌握有介电质存在时电场能量的计有介电质存在时电场能量的计算算.现在学习的是第3页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.1 12.1 电容器及其电容电容器及其电容一一 孤立导体的电容孤立导体的电容单位：单位：孤立导体的电容为孤立导体所带电荷孤立导体的电容为孤立导体所带电荷Q与与其电势其电势V的比值的比值.现在学习的是第4页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.1 12.1 电容器及其电容电容器及其电容例例 球
3、形孤立导体的电容球形孤立导体的电容 地球地球现在学习的是第5页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.1 12.1 电容器及其电容电容器及其电容二二 电容器电容器按形状：柱型、球型、平行板电容器按形状：柱型、球型、平行板电容器按型式：固定、可变、半可变电容器按型式：固定、可变、半可变电容器按介质：空气、塑料、云母、陶瓷等按介质：空气、塑料、云母、陶瓷等 特点：非孤立导体，由两极板组成特点：非孤立导体，由两极板组成1 电容器的分类电容器的分类电容器在电路中具有电容器在电路中具有隔直流、通交流隔直流、通交流的作用，电容的作用，电容器和其他元件可组合成振荡放大器以及时间延迟电器
4、和其他元件可组合成振荡放大器以及时间延迟电路等等电容器还是一种储存电能的元件路等等电容器还是一种储存电能的元件现在学习的是第6页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.1 12.1 电容器及其电容电容器及其电容2 电容器的电容电容器的电容 电容器的电容为电容器一块极板所带电容器的电容为电容器一块极板所带电荷电荷Q与两极板电势差与两极板电势差 的比值的比值.现在学习的是第7页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.1 12.1 电容器及其电容电容器及其电容 电容的大小仅与导体的电容的大小仅与导体的形状形状、相对位置相对位置、其、其间的介电间的介电质质有
5、关，与所带电荷量有关，与所带电荷量无关无关.注意注意现在学习的是第8页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.1 12.1 电容器及其电容电容器及其电容例例 平行平板电容器平行平板电容器解解+-现在学习的是第9页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.1 12.1 电容器及其电容电容器及其电容二二 介电质对电容的影响介电质对电容的影响 相对电容率相对电容率+-+-当我们在电容器之间加入某种介电质时当我们在电容器之间加入某种介电质时,其电容可增大其电容可增大好几倍好几倍.这说明电容器的电容还与两极板之间的介电质有关这说明电容器的电容还与两极板之间的介电
6、质有关.(如何证明如何证明?)?)现在学习的是第10页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.1 12.1 电容器及其电容电容器及其电容 实验指出实验指出,两极板间为真空时的电容两极板间为真空时的电容C C0 0与极板之间充满某种均匀介电质时的电容与极板之间充满某种均匀介电质时的电容C C的比值为的比值为 ,叫该介电质的叫该介电质的相对相对电容率电容率(或相对介电常量或相对介电常量),),这是表征介电质这是表征介电质本身的物理量，其值大于本身的物理量，其值大于现在学习的是第11页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.1 12.1 电容器及其电容电容
7、器及其电容由由 可得可得对于平行板电容器对于平行板电容器现令现令 ,则则称为介电质的称为介电质的电容率电容率现在学习的是第12页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.1 12.1 电容器及其电容电容器及其电容三三 电容器的并联和串联电容器的并联和串联1 电容器的并联电容器的并联2 电容器的串联电容器的串联现在学习的是第13页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.1 12.1 电容器及其电容电容器及其电容+-+-现在学习的是第14页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.1 12.1 电容器及其电容电容器及其电容四四 电容器电
8、容的计算电容器电容的计算（1 1）设两极板分别带电设两极板分别带电Q （3 3）求两极板间的电势差求两极板间的电势差U步骤步骤（4 4）由由C=Q/U求求C（2 2）求两极板间的电场强度求两极板间的电场强度现在学习的是第15页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.1 12.1 电容器及其电容电容器及其电容例例1 平行平板电容器平行平板电容器解解+-现在学习的是第16页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.1 12.1 电容器及其电容电容器及其电容例例2 圆柱形电容器圆柱形电容器设设两圆两圆柱柱面单位长度上分别带电面单位长度上分别带电解解+-+-现
9、在学习的是第17页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.1 12.1 电容器及其电容电容器及其电容例例3球形电容器的电容球形电容器的电容设内外球带分别带电设内外球带分别带电Q解解现在学习的是第18页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.1 12.1 电容器及其电容电容器及其电容孤立导体球电容现在学习的是第19页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.1 12.1 电容器及其电容电容器及其电容设两金属线的电荷线设两金属线的电荷线密度为密度为 例例4 4 两半径为两半径为R的平行长直的平行长直导线，中心间距为导线，中心间距为d，
10、且，且dR,求单位长度的电容求单位长度的电容.解解现在学习的是第20页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.1 12.1 电容器及其电容电容器及其电容现在学习的是第21页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.1 12.1 电容器及其电容电容器及其电容例例 电容为电容为C的空气平板电容器，两极板之的空气平板电容器，两极板之间的距离为间的距离为d，若在此电容器中插入一相对介，若在此电容器中插入一相对介电系数为的纸片，这时的电容变为电系数为的纸片，这时的电容变为C，试证，试证明纸片厚度为明纸片厚度为+-解解可把左图等效为下图可把左图等效为下图现在学习的
11、是第22页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.1 12.1 电容器及其电容电容器及其电容设板面积为，则设板面积为，则现在学习的是第23页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.1 12.1 电容器及其电容电容器及其电容现在学习的是第24页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.4 12.4 介电质的极化介电质的极化一一 介电质对电场的影响介电质对电场的影响+-+-当我们在电容器之间充满某种介电质时当我们在电容器之间充满某种介电质时,介电质内介电质内的电场强度减小到板间为真空时的。的电场强度减小到板间为真空时的。现在学习的是第
12、25页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.4 12.4 介电质的极化介电质的极化在外加电场中，介电质原子中的电子、还是在外加电场中，介电质原子中的电子、还是分子中的离子或是晶格点阵上的带电粒子都会在分子中的离子或是晶格点阵上的带电粒子都会在电场作用下在原子大小范围内移动，称这种现象电场作用下在原子大小范围内移动，称这种现象为为极化现象极化现象。二二 介电质的极化介电质的极化、极化的微观机制、极化的微观机制现在学习的是第26页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.4 12.4 介电质的极化介电质的极化负电荷中心正电荷中心+H+HO任何物质的分子或
13、原子都是由带负电的电子和带正任何物质的分子或原子都是由带负电的电子和带正电的原子核组成。不管是带负电的粒子还是带正电的粒电的原子核组成。不管是带负电的粒子还是带正电的粒子在远处激发的电场，在一级近似的情况下可以认为是子在远处激发的电场，在一级近似的情况下可以认为是各自等效于集中在某点的一个电荷所激发的电场，这个各自等效于集中在某点的一个电荷所激发的电场，这个点叫做该电荷系的点叫做该电荷系的“中心中心”或或“重心重心”。以以q表示一个分子中的正电荷或负表示一个分子中的正电荷或负电荷的电量数值，以电荷的电量数值，以l表示从负电表示从负电荷荷“重心重心”指到正电荷指到正电荷“重心重心”的矢量距离，则
14、这个分子的的矢量距离，则这个分子的电矩为：电矩为：现在学习的是第27页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.4 12.4 介电质的极化介电质的极化、有极分子与无极分子、有极分子与无极分子 有极分子：在无外加电场时，分子的正电荷中心与负电有极分子：在无外加电场时，分子的正电荷中心与负电荷中心不重合，具有荷中心不重合，具有固有电矩。固有电矩。比如水、有机玻璃，氨气比如水、有机玻璃，氨气等等。无极分子：在无外加电场时，分子的正电荷中心无极分子：在无外加电场时，分子的正电荷中心与负电荷中心重合。比如氢气、甲烷、石蜡等。与负电荷中心重合。比如氢气、甲烷、石蜡等。现在学习的是第28
15、页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.4 12.4 介电质的极化介电质的极化、介电质的极化、介电质的极化（1 1 1 1）无极分子的位移极化）无极分子的位移极化）无极分子的位移极化）无极分子的位移极化 加上外电场后，在电场作用下介质分子正负电荷中加上外电场后，在电场作用下介质分子正负电荷中心产生相对位移，不再重合，出现分子电矩。心产生相对位移，不再重合，出现分子电矩。现在学习的是第29页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.4 12.4 介电质的极化介电质的极化 无外电场时，有极分子电矩取向不同，整个介质不无外电场时，有极分子电矩取向不同，整个
16、介质不带电。在外电场中有极分子的固有电矩要受到一个力矩带电。在外电场中有极分子的固有电矩要受到一个力矩作用，电矩方向转向和外电场方向趋于一致。作用，电矩方向转向和外电场方向趋于一致。（2 2 2 2）有极分子的取向极化）有极分子的取向极化）有极分子的取向极化）有极分子的取向极化现在学习的是第30页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.4 12.4 介电质的极化介电质的极化 对于无极分子的极化来说，由于电子质量比原子核小很多，在对于无极分子的极化来说，由于电子质量比原子核小很多，在处电场作用下主要是电子位移，也叫处电场作用下主要是电子位移，也叫电子位移极化。电子位移极化。
17、对于有极分子的极化来说，就是等效于电偶极子转向外加电场方向，对于有极分子的极化来说，就是等效于电偶极子转向外加电场方向，所以也叫所以也叫取向极化。取向极化。电子位移极化在任何介电质中都存在，而分子取向极化只存在于有极电子位移极化在任何介电质中都存在，而分子取向极化只存在于有极分子构成的介电质中。但在有极分子构成的介电质中，取向极化是主要的。分子构成的介电质中。但在有极分子构成的介电质中，取向极化是主要的。但在频率很高的电场下，由于分子的惯性较大，取向极化跟不上外加电场但在频率很高的电场下，由于分子的惯性较大，取向极化跟不上外加电场变化，所以这时无论哪种介电质只有电子位移极化起作用，因为只有惯性
18、变化，所以这时无论哪种介电质只有电子位移极化起作用，因为只有惯性很小的电子才能跟上高频电场的变化产生位移极化。很小的电子才能跟上高频电场的变化产生位移极化。现在学习的是第31页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.4 12.4 介电质的极化介电质的极化三三 极化电荷与自由电荷的关系极化电荷与自由电荷的关系+-+现在学习的是第32页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.4 12.4 介电质的极化介电质的极化 例例12.3 如图，一平行板电容器极板面积为如图，一平行板电容器极板面积为S，中间充有两层介质，其厚度和电容率分别中间充有两层介质，其厚度和电
19、容率分别d1、1 和和d2、2，求该电容器的电容，求该电容器的电容.d1d221现在学习的是第33页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.4 12.4 介电质的极化介电质的极化d1d221解解此题可看成两个电容器的串联此题可看成两个电容器的串联现在学习的是第34页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.4 12.4 介电质的极化介电质的极化四四四四.电极化强度矢量电极化强度矢量电极化强度矢量电极化强度矢量（1）电极化强度矢量电极化强度矢量单位体积内分子电矩的矢量和。单位体积内分子电矩的矢量和。（2）空间任一点总电场空间任一点总电场总电场外电场束缚电
20、荷电场（3）电极化强度与总电场的关系）电极化强度与总电场的关系极化率（4）极化率与相对介电常数的关系）极化率与相对介电常数的关系现在学习的是第35页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.4 12.4 介电质的极化介电质的极化 束缚电荷与电极化强度的关系：束缚电荷与电极化强度的关系：束缚电荷与电极化强度的关系：束缚电荷与电极化强度的关系：dSl分子电矩分子电矩电极化强度电极化强度分子数密度由于极化而越过面元的总电量由于极化而越过面元的总电量束缚电荷面密度束缚电荷面密度现在学习的是第36页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.4 12.4 介电质的极
21、化介电质的极化 例例 半半径径R 的的介介质质球球被被均均匀匀极极化化，极极化化强强度度为为P。求求：1)介介质质球球表表面面极极化电荷的分布；化电荷的分布；2)极化电荷在球心处的场。极化电荷在球心处的场。由此可知，右半球面上由此可知，右半球面上左半球面上左半球面上2)在球面上取环带在球面上取环带解：解：1)球面上任一点球面上任一点现在学习的是第37页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.4 12.4 介电质的极化介电质的极化E 沿沿x轴负方向。轴负方向。在球心处的电场在球心处的电场现在学习的是第38页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.4 1
22、2.4 介电质的极化介电质的极化思考题思考题12.1根据静电场环路积分为零证明：平板电容器边缘的电场根据静电场环路积分为零证明：平板电容器边缘的电场不可能像图不可能像图12.4所画的那样突然由均匀电场变为，而是一定存在着逐所画的那样突然由均匀电场变为，而是一定存在着逐渐减弱的渐减弱的“边缘电场边缘电场”思考题思考题12.3一个介电质板的一部分放在已带电的电容器两板间，一个介电质板的一部分放在已带电的电容器两板间，如果电容器相对的两个表面很光滑，则介电质板会被吸到电容器内如果电容器相对的两个表面很光滑，则介电质板会被吸到电容器内部为什么？部为什么？思考题思考题12.4由极性分子组成的液态介电质，
23、其相对介电常量在温由极性分子组成的液态介电质，其相对介电常量在温度升高时是增大还是减小？度升高时是增大还是减小？现在学习的是第39页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.5 12.5 D D D D矢量及高斯定理矢量及高斯定理+-+电容率电容率一、介质中的高斯定理一、介质中的高斯定理现在学习的是第40页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.5 12.5 D D D D矢量及高斯定理矢量及高斯定理真空中的高斯定理真空中的高斯定理自由电荷束缚电荷在介质中，高斯定理改写为：在介质中，高斯定理改写为：总场强 定义：定义：电位移矢量电位移矢量现在学习的是第
24、41页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.5 12.5 D D D D矢量及高斯定理矢量及高斯定理 定义：定义：电位移矢量电位移矢量自由电荷介质中的高斯定理介质中的高斯定理1）线上每一点的切线方向为该点电位移矢量的方向；）线上每一点的切线方向为该点电位移矢量的方向；2）通过垂直于电位移矢量的单位面积的电位移线数目应等于该）通过垂直于电位移矢量的单位面积的电位移线数目应等于该点电位移矢量的大小。点电位移矢量的大小。建立电位移线：建立电位移线：称为穿过闭合面称为穿过闭合面S的的电位移通量电位移通量。现在学习的是第42页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电
25、质12.5 12.5 D D D D矢量及高斯定理矢量及高斯定理 介质中的高斯定理意义：介质中的高斯定理意义：通过任一闭合曲面的电位移通量，等于通过任一闭合曲面的电位移通量，等于该曲面内所包围的该曲面内所包围的自由电荷自由电荷自由电荷自由电荷的代数和。的代数和。介质中的高斯定理：介质中的高斯定理：电位移线起始于正自由电荷终止于负自由电荷电位移线起始于正自由电荷终止于负自由电荷,与束缚电荷无关。与束缚电荷无关。电力线起始于正电荷终止于负电荷电力线起始于正电荷终止于负电荷,包括自由电荷和与束缚电荷。包括自由电荷和与束缚电荷。该积分方程的微分形式：该积分方程的微分形式：高斯面上任一点高斯面上任一点D
26、是由空间总的电荷的分布决定的，不能认为只是由空间总的电荷的分布决定的，不能认为只与面内自由电荷有关。与面内自由电荷有关。电位移矢量是为消除极化电荷的影响而引入的辅助物理量，它既电位移矢量是为消除极化电荷的影响而引入的辅助物理量，它既描述电场，同时也描述了介质的极化。描述电场，同时也描述了介质的极化。现在学习的是第43页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.5 12.5 D D D D矢量及高斯定理矢量及高斯定理之间的关系：之间的关系：现在学习的是第44页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.5 12.5 D D D D矢量及高斯定理矢量及高斯定理
27、二、介质中的高斯定理的应用二、介质中的高斯定理的应用 如果电荷和介质的分布具有一定对称性，可利用如果电荷和介质的分布具有一定对称性，可利用介质中的高斯定理求场强：先根据自由电荷的分布利介质中的高斯定理求场强：先根据自由电荷的分布利用介质中的高斯定理求出电位移矢量的分布，再根据用介质中的高斯定理求出电位移矢量的分布，再根据电位移矢量与场强的关系求出场强的分布。电位移矢量与场强的关系求出场强的分布。现在学习的是第45页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.5 12.5 D D D D矢量及高斯定理矢量及高斯定理例：例：一个金属球半径为一个金属球半径为R，带电量，带电量q q
28、0 0，放在，放在“无限大无限大”的均匀的介电常数为的均匀的介电常数为介电质中。求球外任一点的场强介电质中。求球外任一点的场强及界面处极化电荷分布。及界面处极化电荷分布。解：分析：导体内场强为零。解：分析：导体内场强为零。高斯面q0均匀地分布在球表面上，且介质又以均匀地分布在球表面上，且介质又以球体球心为中心对称分布，所以电场球体球心为中心对称分布，所以电场具有球对称性。具有球对称性。因为因为现在学习的是第46页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.5 12.5 D D D D矢量及高斯定理矢量及高斯定理由可得由可得由由 可得在金属球和介电质交界处极化电荷可得在金属球和
29、介电质交界处极化电荷总电荷量减小到自由电荷量的总电荷量减小到自由电荷量的1/1/r r倍，这是离球心倍，这是离球心r r处处场强减小到真空时的场强减小到真空时的1/1/r r倍的原因倍的原因在交界处自由电荷和极化电荷的总电量为：在交界处自由电荷和极化电荷的总电量为：现在学习的是第47页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.5 12.5 D D D D矢量及高斯定理矢量及高斯定理例例2：平行板电容器极板面积为平行板电容器极板面积为 S，充满，充满1、2 两种介质，两种介质，厚度为厚度为 d1、d2。电容器两极板上自由电荷密度为电容器两极板上自由电荷密度为 求求（）在各层介
30、电质内的电位移和场强，（）电容器的电（）在各层介电质内的电位移和场强，（）电容器的电容容解：解：(1)设这两层介电质中的场强分别为设这两层介电质中的场强分别为E1、E2，电位移分别为，电位移分别为D1、D2先在两层介电质交界处处一高斯面先在两层介电质交界处处一高斯面S1对此高斯面应用高斯定理，得对此高斯面应用高斯定理，得所以所以,D1=D2,即在两介质内即在两介质内,D1和和D2的量值相等的量值相等.现在学习的是第48页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.5 12.5 D D D D矢量及高斯定理矢量及高斯定理由于由于再做一个高斯面再做一个高斯面S2,对此面应用高斯定
31、理对此面应用高斯定理现在学习的是第49页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.5 12.5 D D D D矢量及高斯定理矢量及高斯定理(2)正负两极板间的电势差为正负两极板间的电势差为式中式中,q=S是每一极板上的电荷是每一极板上的电荷,则这个电容器的电容为则这个电容器的电容为可见可见,电容和介电质的放置次序无关电容和介电质的放置次序无关.上述结果可以推广到两极上述结果可以推广到两极板间有任意多层介电质的情况板间有任意多层介电质的情况.现在学习的是第50页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.5 12.5 D D D D矢量及高斯定理矢量及高斯定
32、理 例例3 图中是由半径为图中是由半径为R1的的长直圆柱导体和同轴的半径为长直圆柱导体和同轴的半径为R2的薄导体圆筒组成，其间充以的薄导体圆筒组成，其间充以相对电容率为相对电容率为r的介电质的介电质.设直设直导体和圆筒单位长度上的电荷分导体和圆筒单位长度上的电荷分别为别为+和和-.求求(1)介电质中的介电质中的电场强度、电位移和极化强度；电场强度、电位移和极化强度；(2)介电质内外表面的极化电荷介电质内外表面的极化电荷面密度面密度.现在学习的是第51页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.5 12.5 D D D D矢量及高斯定理矢量及高斯定理解解(1)r现在学习的是第
33、52页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.5 12.5 D D D D矢量及高斯定理矢量及高斯定理(2)r现在学习的是第53页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.5 12.5 D D D D矢量及高斯定理矢量及高斯定理讨论：讨论：以上的例子都得出了的结以上的例子都得出了的结果然而这是有条件的，这个条件就是当均匀介电果然而这是有条件的，这个条件就是当均匀介电质质充满电场所在的空间或介电质表面是等势面时充满电场所在的空间或介电质表面是等势面时，上述两等式才成立上述两等式才成立思考：思考：由真空中的高斯定理由真空中的高斯定理 与引入介与引入介电质后
34、的高斯定理电质后的高斯定理 作比较，作比较，是否可以认为是否可以认为？现在学习的是第54页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.12.介电质中电场的能量介电质中电场的能量介电质中电场的能量介电质中电场的能量一一 电容器的电能电容器的电能+-+现在学习的是第55页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质二二 介电质中电场的能量介电质中电场的能量12.12.介电质中电场的能量介电质中电场的能量介电质中电场的能量介电质中电场的能量电场空间所存储的能量电场空间所存储的能量 电场能量密度电场能量密度现在学习的是第56页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容
35、器与介电质12.12.介电质中电场的能量介电质中电场的能量介电质中电场的能量介电质中电场的能量例例1 如图所示如图所示,球形电容器的内、外半径分球形电容器的内、外半径分别为别为R1和和R2，所带电荷为，所带电荷为Q若在两球壳间若在两球壳间充以电容率为充以电容率为 的介电质，问此电容器贮存的电的介电质，问此电容器贮存的电场能量为多少？场能量为多少？Q-Q现在学习的是第57页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.12.介电质中电场的能量介电质中电场的能量介电质中电场的能量介电质中电场的能量解解Q-Q现在学习的是第58页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质
36、12.12.介电质中电场的能量介电质中电场的能量介电质中电场的能量介电质中电场的能量（球形电容器）（球形电容器）讨 论（1）（2）（孤立导体球）（孤立导体球）现在学习的是第59页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.12.介电质中电场的能量介电质中电场的能量介电质中电场的能量介电质中电场的能量 例例2 圆柱形空气电容器中，圆柱形空气电容器中，空气的击穿场强是空气的击穿场强是Eb=3106 Vm-1，设导体圆筒的外半径，设导体圆筒的外半径R2=10-2 m.在空气不被击穿的情在空气不被击穿的情况下，长圆柱导体的半径况下，长圆柱导体的半径R1 取取多大值可使电容器存储能量最
37、多多大值可使电容器存储能量最多？+_+-+-现在学习的是第60页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.12.介电质中电场的能量介电质中电场的能量介电质中电场的能量介电质中电场的能量解：解：+_+-+-现在学习的是第61页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.12.介电质中电场的能量介电质中电场的能量介电质中电场的能量介电质中电场的能量单位长度的电场能量单位长度的电场能量+_+-+-现在学习的是第62页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.12.介电质中电场的能量介电质中电场的能量介电质中电场的能量介电质中电场的能量Eb=3106 Vm-1，R2=10-2 m+_+-+-现在学习的是第63页，共64页第第1212章章 电容器与介电质电容器与介电质12.12.介电质中电场的能量介电质中电场的能量介电质中电场的能量介电质中电场的能量作业：作业：12.2 12.5 12.7 12.9 12.10 12.11 12.12现在学习的是第64页，共64页