电容器 电场能量27页PPT

这是什么瓶子?
为什么会有电击？
§10.4电容器的电容
莱顿瓶---原始的电容器
Part 1：什么是电容器
能够容纳（储存）电荷和能量的
电学元件。
动手拆解一下吧
Part 2：电容器的内部构造
（1）两个绝缘但相距很近的导体----极板
（2）极板中间夹一层绝缘物质----电介质
极板
电介质
Part 3：电容器的充放电

O

电容器充电


O
电容器放电
O
O




电荷量与电势
差 有什么关系？
Part 4：探究电容器两极板间电势差跟电荷量的关系

实验电路图

2

2
电量/C
电压/V

/2
/4
/8
/16
实验结果
对于同一个电容器，
其所带电荷量与两极板

电势差之比 为定值。

实验结果
不同的电容器所带
水量 V
电荷量 Q
水位差 h
电势差 U
横截面 S
电容C
储电本领

=

Part 6：常用电容器
固定电容器
可变电容器
你还知道电容器在生活中有哪些应用吗？
闪光灯
启辉器
这些功能的主要部件都是电容器，
并且由该器件提供瞬间开启的能量
STSE
手机电容屏
-- -- -- -
充电
放电
电容器充电
定义：使电容器的两极板带上等量异种电荷的过程

特点：
1、两极板间存在电场
2、储存了电荷和电场能

散热设计原则
确保电容器在正常工作条件下，其温 度不超过允许值，同时考虑成本、体 积和重量等因素。
电容器热性能的测试与评估
测试方法
通过测量电容器在工作状态下的温度，评估其热性能。
评估标准
根据电容器的工作环境和要求，制定相应的评估标准，如最大允许温升、工作温度范围等。
04
CATALOGUE
电力电容器的应用与选型
电力电容器理论 PPT课件
目 录
• 电力电容器概述 • 电力电容器的电气特性 • 电力电容器的热性能 • 电力电容器的应用与选型 • 电力电容器的故障诊断与处理
01
CATALOGUE
电力电容器概述
定义与工作原理
定义
电力电容器是一种用于储存电能 的电子元件，通常由两个相对的 金属电极和绝缘介质组成。
03
CATALOGUE
电力电容器的热性能
电容器温度与散热
温度对电容器性能的影响
随着温度的升高，电容器内部的介质性 能会发生变化，影响其电气性能和使用 寿命。
VS
电容器散热方式
自然散热、强制散热、热管散热等，不同 的散热方式适用于不同的电容器应用场景 。
电容器温升与散热设计
电容器温升计算
根据电容器的工作电流、电压和散热 条件，计算电容器内部的温升。
02
CATALOGUE
电力电容器的电气特性
电容与电容量
电容定义
电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量，其大小由电容器两极板间的电场分布 和介质特性决定。
电容量
电容量是指电容器在额定电压下所能容纳的最大电荷量，通常用法拉（F）作为 单位，1F=1000000μF。
绝缘电阻与漏电流
绝缘电阻
绝缘电阻是指电容器两极板之间绝缘材料的电阻，是衡量电容器绝缘性能的重 要参数。绝缘电阻越大，电容器性能越稳定。

q q q 1 2 q n C U U
C C . . . C 1 2 n
2.电容器的串联：带电量相同，分电压
U
A
C1
C2
C3
C
n
UB
令U UU 2 . . . U U U 1 n A B
q q q C C , . . . , C 1 , 2 n U U U 1 2 n
会生活。
2．清朝黄遵宪曾作诗曰：“钟声一及时，顷刻不少留。虽
有万钧柁，动如绕指柔。”这是在描写 A．电话 C．电报 B．汽车 D．火车 ( )
解析：从“万钧柁”“动如绕指柔”可推断为火车。 答案：D
[典题例析工具前往参观。然而在19世纪七十年代，江苏沿江 居民到上海，最有可能乘坐的交通工具是 A．江南制造总局的汽车 B．洋人发明的火车 ( )
1．李鸿章1872年在上海创办轮船招商局，“前10年盈和，成
为长江上重要商局，招商局和英商太古、怡和三家呈鼎立
之势”。这说明该企业的创办 A．打破了外商对中国航运业的垄断 B．阻止了外国对中国的经济侵略 C．标志着中国近代化的起步 ( )
D．使李鸿章转变为民族资本家
解析：李鸿章是地主阶级的代表，并未转化为民族资本家； 洋务运动标志着中国近代化的开端，但不是具体以某个企业 的创办为标志；洋务运动中民用企业的创办在一定程度上抵
[典题例析] [例2] (2010· 福建高考)上海是近代中国茶叶的一个外销
中心。1884年，福建茶叶市场出现了茶叶收购价格与上海
出口价格同步变动的现象。与这一现象直接相关的近代事 业是 A．电报业 C．铁路交通业 ( )
B．大众报业 D．轮船航运业
[解析]
[答案]

Q
Q
VB
VA
步骤 1）设两极板分别带电 Q； 2）求 E；
3）求 V ；4）求 C .
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6-5 电容 电容器 静电场的能量
第六章 静电场
1 平板电容器
d
（1）设两导体板分别带电 Q
（2）两带电平板间的电场强度
+
-
+
-
E Q 0 0S
S
&#（3）两带电平板间的电势差
r
＋
＋

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6-5 电容 电容器 静电场的能量
第六章 静电场
U Q ( 1 1)
4π0 R1 R2
CU Q4π0
R1R2 R2R1
R2
C4π0R1
孤立导体球电容
＋
＋
＋
R2

＋
＋
R 1 ＋
r
＋
＋

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6-5 电容 电容器 静电场的能量
UR Edx
2R
dR 1 1
2π0 R
( )dx x dx


E
π0lnd RRπ0lnR d
oP
xdx
x
C π ε0
U ln d R
d
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6-5 电容 电容器 静电场的能量
四、静电场的能量
1.电容器的电能
第六章 静电场
6-5 电容 电容器 静电场的能量
第六章 静电场
一 孤立导体的电容
单位
C Q V
1F1C/V
1μF106F
1pF1012F
例如 孤立的导体球的电容

E
；
3）通过场强，计算两极板间的电势差 U A U B ；
Q 4）由电容器电容的定义式 C 求出 C。 U A UB
1、平板电容器 （1）设两导体板分别带电 Q （2）两带电平板间的电场强度
d
A
B
σ Q E ε0 ε0 S
（3）两带电平板间的电势差
S
S
Q
dQ
Qd U Ed ε0 S
l RB
-+ - + RA -+ R B -+
λ , ( RA r RB ) （2）E 2 π ε0 r R λdr Q RB （ 3） U ln R 2πε r 2 π ε0 l RA 0
B A
l
Q RB （4）电容 C 2 π ε0 l ln U RA
3、球形电容器的电容 球形电容器是由半径分 别为 R1和 R2的两同心金属球壳所组成。
（4）平板电容器的电容
Q S C ε0 U d
（4）平板电容器的电容
Q S C ε0 U d
（5）如果在两极板间充满相 对电容率为 εr 的电介质时， 则其电容为：
d
S
εr
S S C ε r C 0 ε0 ε r ε d d
ε ε0εr
称为电容率。
例1
平行平板电容器的极板是边长为 l 的正方
取一体积元， dV 4πr 2 dr
2
R1
r
dr
Q R2 dWe wedV dr 2 8 π εr 2 2 R Q Q 1 1 2 dr We dWe ( ) 2 8 π ε R1 r 8 π ε R1 R2
Q 1 1 1 Q We ( ) 8 π ε R1 R2 2 4πε R2 R1 R2 R1 讨论

C q U
q1 q2 qi
U1 U2
Ui
C1 C2 Ci
第9页，共29页。
三、电容器的串联(chuànlián)和并联
2.串联电容器的电容：
1 1
C i Ci
U A C1
C2
C3 Ci U B 等效 U A C U B
q q1 q2 qi
U U1 U2 Ui UA UB
1 U U1 U2 Ui 1 1 1
C q q1 q2
qi C1 C2
Ci
第10页，共29页。
例：平行板电容器极板面积为S,相距为d. 充填
一半的电介质，其相对介电常数为 r .
求：两种电容(diànróng)器的电容(diànróng)
1'
r
Ud
'
r
td/2
td
第11页，共29页。
方法: q U
典型电容:
C q U
0 0
1.平行板电容器： S d 2
E E0 q / S
r 0 r U Ed qd
0 r S
C 0 r S
d
C rC0
q 0S
真空：
r 1
C C0
第5页，共29页。
2. 球形电容器：
E
q0
4 0 r r 2
rˆ
R1 r R2
R2
qo
1) 不断开电源
两板电势差 = 电源端电压 = V 保持(bǎochí)不变
电容器储能变化：
W
1 2
C0V
2
1 CV 2
2
V2 2
(1r
)C0
0
极板电量变化
Q C0V CV (1 r )C0V 0

1.圆柱形电容器. 如图所示，圆柱形
电容器是由半径分别为 R A 和 R B 的两 同轴圆柱面 A 和 B 所构成，且圆柱体
的长度 l 远大于半径之差. 两导体之间
充满介电常数为 的电介质. 求此圆
柱形电容器的电容.
l RB RA
l
-
+ +A
RA B
-+ -+
RB
3
解： （1）设两导体圆柱面单位长度上
1
t
C0 (1
0 )
C0
0S
d
d
由于电介质插入，电容增大了
9
§5.6 电场的能量
一 带电系统的能量
把一个带电体带电Q的过程设想为不断地把dq从无穷远处搬移 到带电体上的过程
把一试探电荷q0从电场中a点移动到b点
U
dq
电场力所做功为： q0 Ua Ub
Q
把一电荷元dq从电场中无穷远移动到q导体上电场力所做功为：
-
dq
+Q + + + + + + + +
电容器贮存的电能 （任何结构电容器）
W 1 CU 2 1 UQ
2
2
11
二 电场能量
考虑一个理想平行板电容器，它的极板面积为S，极板间 电场占空间体积V=Sd，极板自由电荷为Q，板间电压为U
W 1 QU Q D U Ed
2
S
W 1 QU 1 DSEd = 1 DESd 1 DEV
§5.5 电容 电容器
一 孤立导体的电容
q U
q C C为孤立导体的电容. U
单位 1F 1C/V 1μF 106 F

u
R2 Q dr
R1 20lr
Q ln R2
20l R1
C Q 20l
u ln(R2 R1)
R2
h R1
l
讨论
若R1>>R2-R1 ,则 C = ?
ln( R2 R1 1) R2 R1
R1
R1
C Q 20l
u ln(R2 R1)
C 0S
d
R2
h R1
l
u
• 电容器的分类（了解）
S 0
+Q
S
d
C Q 0S
u d
u -Q
(2) 球形电容器
4r2E Q
0
E
Q
4 0 r
2
b
u E dl
Q
(1 1)
a
40 R1 R2
C Q 40R1R2
u R2 R1
b
a
-Q
R2 R1
+Q
(3) 柱形电容器
2rhE Qh
0l
E Q
2 0 rl
(R1 r R2 ) (R1 r R2 )
电容 电容器 电场的能量
LOGO
一. 孤立导体的电容
孤立导体的电势 u Q
C Q u
孤立导体的电容 单位:法拉( F )
求半径为R 的孤立导体球的电容.
电势为 电容为
u Q
4 0R C 40R
Q↑
++
u↑
+
+
++ +
E
+ ++ +
+
++ ++