Лекция 3
Распределение зарядов в проводнике
Распределение зарядов в заряженном проводнике
Электростатическая защита
Распределение зарядов в проводнике
Электрическая ёмкость
Конденсатор
Электрическое поле плоского конденсатора
Электроёмкость. Конденсаторы.
Ёмкость цилиндрического конденсатора
Последовательное соединение конденсаторов
Параллельное соединение конденсаторов
Энергия системы зарядов
Энергия системы зарядов
Энергия заряженного конденсатора
Энергия электрического поля
571.50K
Категория: ФизикаФизика

Проводники в электростатическом поле. Конденсаторы. Энергия электрического поля. (Лекция 3)

1. Лекция 3

Проводники в электростатическом
поле. Конденсаторы. Энергия
электрического поля

2. Распределение зарядов в проводнике

Незаряженный
проводник
_
+
_
+
_
+
_
внутри проводника
E 0
const
+

3. Распределение зарядов в заряженном проводнике

Внутри проводника
избыточных зарядов
нет
Следовательно,
по теореме
Гаусса,
ФE 0
E 0
const
+
+
+
++
++
+

4. Электростатическая защита

5. Распределение зарядов в проводнике

E 0
const
R
внутри проводника
На поверхности и вне
проводника
E
q
2 er
4 0 r
1 q
4 0 r
1
+
+
+
++
++
Заряженный
проводник
+
На поверхности
проводника
r R
На поверхности и внутри проводника
1
q
4 0 R

6. Электрическая ёмкость

Заряженный
проводник
На поверхности и внутри проводника
1
q
4 0 R
Электрическая ёмкость
+
+
+
++
C
R
++
q
Электрическая ёмкость сферы
+
Ф
[ 0 ]
м
Кл
[C ]
Ф
В
q
C 4 0 R

7. Конденсатор

Два проводника, обладающие
одинаковыми по модулю, но
противоположными по знаку
зарядами, образуют конденсатор.

8. Электрическое поле плоского конденсатора

Eвне=0
связ P
E внут . 2 E пл .
0
0

9. Электроёмкость. Конденсаторы.

+ + + + +
+ + + + + +
Емкость
конденсатора.
C
q
1 2
1 2 U
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Ёмкость плоского конденсатора.
E
0
q
S
U E d
Ёмкость сферического конденсатора
q d
U
0 S
C
4 0 R1 R2
C
R2 R1
0 S
d

10. Ёмкость цилиндрического конденсатора

l – длина конденсатора; r1, r2-радиусы электродов
Заряд:
q l
r1
r2
r1 r r2
E
2 0 r
r2
U 1 2
.
r1
dr
dr
r2
(ln
r
ln
r
)
ln
2
1
2 0 r 2 0 r r
2 0
2 0 r1
r2
1
2 0 l
q
l
C
2 0
r1
U ln r1
ln
r2
r2

11. Последовательное соединение конденсаторов

При последовательном
соединении заряды на всех
конденсаторах одинаковые, а
разности потенциалов разные
q1 q 2 ... q n q
q1 q 2
q
1 1
1
q
U U 1 U 2 ... U n ... q( ... )
C1 C 2
Cn
C1 C 2
С n C общ
1
Собщ
1
1
1
...
С1 С 2
Сn

12. Параллельное соединение конденсаторов

U 1 U 2 ... U n
При параллельном соединении
напряжения на всех
конденсаторах одинаковые = U, а
заряды – разные
q q1 q 2 ... q n C1U 1 C 2U 2 ...C nU n U (C1 C 2 ...C n ) C общ U
C общ C1 C 2 ... C n

13. Энергия системы зарядов

A W W ,
W 0,
W A q2 ( 1 1 ),
(1) 0,
W q2 1 ;
q
4 0 r
1
W qi i
2 i 1
q2 q1
1
q1
1
q2
W q2 1
q2
q1
4 0 r 2 4 0 r 2 4 0 r
1
W (q1 2 q2 1 )
2
n

14. Энергия системы зарядов

1 n
W q i i
2 i 1
qi – заряд номер i;
φi - потенциал электростатического поля,
создаваемого всеми зарядами, кроме qi ,
в точке, где находится заряд qi.

15. Энергия заряженного конденсатора

1
W q
2
Конденсатор представляет собой пару
заряженных проводников, поэтому:
q1 q 2 q
1
1
1
1
Wc W1 W2 q1 1 q 2 2 q( 1 2 ) qU
2
2
2
2
q СU
qU СU
q
Wc
2
2

2
2

16. Энергия электрического поля

+ + + + +
+ + + + + +
qU СU
q
Wc
2
2

2
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
U E d
CU
Wc
2
2
0 S E 2 d 2
2d
1
We 0 E 2V
2
0 E 2
2
C
2
0 S
d
V
Объёмная плотность энергии электрического поля
We 1
ED
2
we
0 E
V
2
2
English     Русский Правила