静电场的能量能量密度精选PPT.ppt

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1、静电场的能量能量密度第1页，此课件共11页哦 利用利用Q=CV,可以得到可以得到电容器的储能公式电容器的储能公式为为三、静电场的能量三、静电场的能量 能量密度能量密度 电容器储存的电能等于两极板间的电场的能量，用描电容器储存的电能等于两极板间的电场的能量，用描述场的量来改写上式有（以平行板电容器为例）述场的量来改写上式有（以平行板电容器为例）第2页，此课件共11页哦 电场的能量密度电场的能量密度(即单位体积内储存的电能即单位体积内储存的电能):表表明明：电电场场能能量量是是储储存存在在电电场场中中的的。就就是是说说场场是是能能量的携带者量的携带者。说明说明（1）上式适用于任何电场）上式适用于任

2、何电场（2）对任一带电系统整个电场能量为）对任一带电系统整个电场能量为 第3页，此课件共11页哦例例10-810-8 一球形电容器由两个同心导体球壳组成，其间充满相对介电一球形电容器由两个同心导体球壳组成，其间充满相对介电常数为常数为 r r的各向同性均匀电介质，外球壳以外为真空。内球壳半径为的各向同性均匀电介质，外球壳以外为真空。内球壳半径为R R1 1，带电量为，带电量为q q1 1；外球壳内、外半径分别为；外球壳内、外半径分别为R R2 2和和R R3 3，带电量为，带电量为q q2 2。求：求：(1)(1)空间的电场分布；空间的电场分布；(2)(2)该电容器的电容；该电容器的电容；(3

3、)(3)电介质中的电场电介质中的电场能量。能量。解解 (1)由高斯定理有：由高斯定理有：oR1R2R3 roq1-q1q1+q2第4页，此课件共11页哦 (2)两球的电势差为：两球的电势差为：电容为电容为q1(3)电介质中的电场能量：电介质中的电场能量：电场能量也可用下式求得：电场能量也可用下式求得：rdrR1R2R3 roq1-q1q1+q2第5页，此课件共11页哦例例10-9 10-9 如图，半径为如图，半径为a a的长直导线，外面套有共轴导体圆筒，筒内半径的长直导线，外面套有共轴导体圆筒，筒内半径为为b b，导线与圆筒间充以介电常量为的均匀介质。沿轴线单位长度上导线，导线与圆筒间充以介电

4、常量为的均匀介质。沿轴线单位长度上导线带电为带电为 ，圆筒带电为，圆筒带电为-。忽略边缘效应，求沿轴线单位长度内。忽略边缘效应，求沿轴线单位长度内的电场能量。的电场能量。ab解：空间电场分布具有圆柱对称性，根据高斯定解：空间电场分布具有圆柱对称性，根据高斯定理可得在长直导线内部和圆筒内半径以外区域场理可得在长直导线内部和圆筒内半径以外区域场强为零，而在长直导线和圆筒之间场强为强为零，而在长直导线和圆筒之间场强为第6页，此课件共11页哦因此长直导线和圆筒之间的电场能量密度为因此长直导线和圆筒之间的电场能量密度为在该区域取长为在该区域取长为h、半径为半径为r、厚为、厚为dr的薄圆筒，其体积元为的薄

5、圆筒，其体积元为:,在此体积元内电场的能量为在此体积元内电场的能量为沿轴线单位长度内的电场能量为沿轴线单位长度内的电场能量为第7页，此课件共11页哦重点和难点：重点和难点：电容器的储能公式电容器的储能公式 静电场的能量密度静电场的能量密度 静电场的能量的计算静电场的能量的计算第8页，此课件共11页哦例例2.已知已知R1 R2 R3 q Q求求 电荷及场强分布；球心的电势电荷及场强分布；球心的电势 如用导线连接如用导线连接A、B，再作计算，再作计算解解:由高斯定理得由高斯定理得电荷分布电荷分布场场强强分分布布第9页，此课件共11页哦球心的电势球心的电势 场场强强分分布布第10页，此课件共11页哦球壳外表面带电球壳外表面带电用导线连接用导线连接A、B，再作计算，再作计算连接连接A、B，中和中和第11页，此课件共11页哦