基本电学i chapter5 电容与静电.ppt

5-3.4 電通密度與介電係數 1.電通量：電場中電力線通過的數量，以符號?（讀作psi）表示。 2.高斯定理：「任何帶電質點所進出的電力線總數，恆等於其所帶之電量」即：? =Q（庫侖）。 3. 電通密度（D）：電場中，單位面積電力線通過的總數；即 5-3.4 電通密度與介電係數 即其中為A球形面積，設其半徑為d，則A=4?d2，代入上式得： 比較(5-21)式，「電場強度 」，故： 5-3.4 電通密度與介電係數 4.電通密度和電場強度成正比；電通密度愈高的地方，其電場強度 愈強。 5.介電係數：表示電通密度和電場強度的比值，即： 5 - 18 電場強度與電通密度綜合運算 空氣中某一點電荷 =2?10-6庫侖，試求距離該點3m處之電場強度及電通密度分別為多少？ 運用(5-21)公式 (牛頓/庫倫 ) 運用(5-25)公式 D＝? × E＝(8.85×10-12)×(2×103)＝1.77×10-8 (庫倫/平方公尺) 5 - 18 電場強度與電通密度綜合運算 空氣中某一點電荷 =2?10-6庫侖，試求距離該點3m處之電場強度及電通密度分別為多少？ 11. 空氣中某一點的電場強度為 V/m，則該點的電通密度為多少？ 11. 空氣中某一點的電場強度為 V/m，則該點的電通密度為多少？ (庫倫/平方公尺) 5-3.5 介質強度與電位梯度 1.介於兩個帶電物體之間的絕緣物質稱為介質。 2.常見的介質有空氣、紙、雲母及陶瓷等。 3.介質強度：在不發生絕緣破壞的情形下，每單位厚度（d）所能承 受的最大電壓（V）稱為介質強度（dielectric strength），單位為 仟伏特／公分（kV/cm） 4.介質強度的值愈高表示該介質的絕緣能力愈好，表5-4為常用介質 材料的介質強度。 5.電位梯度：介質強度的強弱通常以電位梯度（g）表示；即 5-3.5 介質強度與電位梯度 6.上式和(5-22)式電場強度 相比，發現：電場強度(E) 和電壓梯度(g)的公式是一樣的。 7.兩者的大小關係所代表的涵義說明如下： g E：表示介質強度大於所在位置的電場強度，介質呈現  絕緣狀態。 E g：表示介質強度小於所在位置的電場強度，介質的 絕緣會遭受破壞，導致兩帶電體產生電弧放電現 象。 5-3.5 介質強度與電位梯度 表5-4 電用介質的介質強度 空氣之介質強度為30kV/cm，空氣中a、b兩點相距1米，則兩點間不會導致絕緣破壞的最高電壓不得超過多少kV？ 5 - 19 介質強度的運算 空氣之介質強度為30kV/cm，空氣中a、b兩點相距1米，則兩點間不會導致絕緣破壞的最高電壓不得超過多少kV？ 30kV/cm × 100 cm＝3000kV (註：請注意單位要一致) 表示兩點間不會導致絕緣破壞的最高電壓不得超過3000kV。 5 - 19 介質強度的運算 12. 超高壓345kV電壓，在空氣中不致發生絕緣破壞的最小距離為　 　公分。 12. 超高壓345kV電壓，在空氣中不致發生絕緣破壞的最小距離為　11.5　公分。 =11.5 公分 5-3.6 電位 有關電位的定義可以從1-5節得知： 1.電位：將單位電荷從無窮遠處移動至該點所做的功為該點 電位 2.電位差：將單位正電荷(Q)從B點移到A點，其位能由WB變 為WA，則兩點的電位差VAB為：(註：反之，從A點移 到B點，則電位差表示為VBA) 5-3.6 電位 3.在電場中，電荷移動的方向會影響其電位能及電位的變 化，說明如下： (1)當正電荷順著電場方向移動時：電荷將會做功而釋放能量，致使 其電位能減少、電位下降，如圖 5-19(a)所示。 (2)當正電荷逆著電場方向移動時：電荷將會吸收外部能量，致使其 電位能增加、電位上升，如圖