13章.pptVIP

例　圆柱形电容器的电容(R1R2, l R2–R1) 板间电势差 圆柱形电容器的电容 R2 R1 l 解：设两极板带有等量异号的电荷?q. 忽略边缘效应，由高斯定律可得两极板间的电场 例5： 一圆柱形电容器，外柱的直径为4 cm，内柱的直径可以适当选择，若其间充满各向同性的均匀电介质，该介质的击穿电场强度的大小为E0= 200 KV/cm．试求该电容器可能承受的最高电压． (自然对数的底e = 2.7183) 设电容器内外两极板半径分别为r0，R，则极板间电压为 解：设圆柱形电容器单位长度上带有电荷为l，则电容器两极板之间的场强分布为 电介质中场强最大处在内柱面上，当这里场强达到E0时电容器击穿，这时应有 ， 则极板间电压为 解：电容器两极板之间的场强分布为 电介质中场强最大处在内柱面上，当这里场强达到E0时电容器击穿，这时应有 令 得 显然有 故当 时电容器可承受最高的电压 = 147 kV. 1. 串联 U + – C1 C2 C3 2. 并联 U + – C1 C2 C3 电容器的串、并联 利用并联可获得较大的电容；串联则使电容器组的耐压能力得到提高。 k a b 现象：灯泡会出一次强闪光。 应用：照相机上的闪光灯。 分析：能量转换 充电：电容器从电源获得能量。 放电：闪光灯从电容器获得能量。 分析电容器充电可知：电源做功，使电容器极板上正、负电荷分开，在极板间建立了静电场；带电电容器的电能就是极板间静电场的能量。可见静电场的能量是外力做功把其他形式的能量转化为电能，并存储在电场中的。 §13.5 静电场的能量 * 第13章 §13.1 导体的静电平衡 - - - + + + - - - 1.静电平衡状态 导体内部和表面无自由电荷的定向移动。 2.导体静电平衡的条件 一.导体的静电平衡条件 二.导体上电荷的分布 由导体的静电平衡条件和静电场的基本性质， 可以得出导体上的电荷分布。 1.导体体内处处不带电 证明：在导体内任取体积元 由高斯定理 ?体积元任取 证毕 导体带电只能在表面！ 2.导体表面电场强度 导体 设导体表面电荷面密度为 相应的电场强度为 设P是导体外紧靠导体表面的一点 ：外法线方向 写作 导体表面 3.孤立带电导体表面电荷分布 在表面凸出的尖锐部分(曲率是正值且较大)电荷面密度较大， 在比较平坦部分(曲率较小)电荷面密度较小， 在表面凹进部分带电面密度最小。 + + + – – + + + + + + + + 带电较多的导体，其尖端部位的电场强度可以大到足以使周围的空气发生电离而引起放电的程度，这就是尖端放电现象。 如煤气灶的电子点火器，通过压电陶瓷、电池等，在尖端处引起尖端放电现象，从而实现点火功能。 雷电 + + + + + + 避雷针 当带有大量电荷的雷雨云接近地面时，就会在地面上感应出大量的异号电荷，地面上凸起部分如高层建筑物顶部的电荷面密度很大，电场强度很大，足以使空气电离时，就会引起雷雨云与建筑物之间放电，巨大的电能将转化为热、光等能量，使建筑物遭到破坏。 避雷针就是应用尖端放电的原理来防止雷电破坏建筑物的装置。 安装了比建筑物高的避 雷针后，由于尖端放电效应，在发生雷电前，就已经通过缓慢放电降低了爆发雷击的可能性，把激烈的放电变为和缓的放电，从而防止雷电对建筑物的破坏。 要使避雷针起作用，必须保证尖端的尖锐和接地通路的良好。一个接地通路损坏的避雷针将更易使建筑物遭受雷电破坏。 A + + + + + + B + + + + + + + + - - - - - 带电体 导体壳 三 静电屏蔽 ？ + S 结论：内表面处处没有电荷 证明: 在导体壳内作高斯面S 因为导体体内场强处处为零 腔内无电场. 空腔内若有电力线将与静电 平衡时导体为等势体矛盾. 汽车是个静电屏蔽室 这种导体空腔内的电场不受外界影响或利用接地的空腔导体将腔内带电体对外界影响消除的现象，称静电屏蔽。 利用静电屏蔽的原理，可实现高压带电作业。 工作时穿上用细铜丝和纤维编织在一起制成导电性能良好的屏蔽服，相当于把人体用导体网屏蔽起来，这样电场就不能深入到人体内，感应电流的绝大部分在屏蔽服上流通，从而避免感应电流对人体的危害，即使在戴着手套的手接近电线的瞬时，放电也只是在手套与电线之间发生，手套与电线之间发生火花放电以后，人体与电线