2022-2023学年高二物理竞赛课件：静电场的能量(Electric Field Energy)

静电场的能量(Electric Field Energy) 静电场的能量(Electric Field Energy) 电荷系的静电能 q1 q3 q2 以三个点电荷为例： q1 q2 电容器是一种常用的电工和电子学元件。 如：在交流电路中电流和电压的控制； 发射机中振荡电流产生； 接收机中的调谐； 整流电路中的滤波等等。 电容器的应用 解：(1)由电位移矢量的高斯定理 例：半径为R1的金属球电量为q，外面同心地放置一内外半径分别为R3和R4的金属球壳，它本身带电为Q。两者之间有一层内外半径分别为R2和R3的电介质，相对介电常数为 。求： (1)内球电势；(2)内外球电势差； (3)把外球壳接地，求该电容器电容。 R1 R2 R3 R4 分析：导体静电平衡，内球外表面外球内表面带自由电荷 5 内球电势： R1 R2 R3 R4 6 (2) (3) 外球接地，外球电势为零，只有内表面带自由电荷q R1 R2 R3 R4 7 R1 R2 R3 R4 解二：电势叠加法（薄球壳产生的电势叠加） 电荷分布，内球外表面，外球内表面，自由电荷， ；介电质内外表面，束缚电荷， R1 R2 R3 R4 内球电势：场点在R1处 R1 R2 R3 R4 外球电势：场点在R3(R4)处 思考：外球壳接地后束缚电荷分布 例：如图所示，求该电容器的电容。若把电介质板换成尺寸相同的金属板，结果又如何。 时， 解：在缝中 在电介质中 两板电势差： d l S S 11 若把电介质板换成金属板，在缝内 在金属板内 两板电势差 d l S S 电介质换成金属板，储能降低，所以要插入电介质 12 $