2022-2023年高中物理竞赛 电场的能量课件

\n\n一、电容器储存的静电能任何物体的带电过程,都是电荷之间的相对移动过程.电容器的带电过程看作是不断地把微小电荷+dq从原来中性的B板迁移到A板上的过程.在形成带电系统的过程中,外力必须克服电场力而做功.根据能量转化和守恒定律,外力对系统所做的功,应等于系统能量的增量,所以任何带电系统都具有能量.\n当电容器两极板已带电到某一q值、且两板间的电势差为u时,再把电荷+dq从B板移到A板时,电场力做负功（外力做功）,其绝对值为整个过程中,电场力做功的绝对值为此功的数值等于体系静电能的增加.设未充电时能量为零,则W就是电容器充电至电荷Q时的能量We,即\n或二、电场的能量1．电场能量密度定义：电场中单位体积的电场能量称为电场能量密度,数学表达式为（J/m3）\n电容器的静电能2．电场能量密度的表达式（）与关系以平行板电容器为例推导的表达式或（电场能量密度的表达式）\n（1）上式从特例中推出,但可推广,电动力学中将证明,上式对任意电场（静电场及变化电场）均成立；（3）电场的总能量（2）,说明有电场处,必有能量；且能能量恒为正.讨论\n解：在R1、R2间取半径为r的球面,球面上各点电场强度是等值的（方向沿球半径方向）.【例题10–5】计算一个球形电容器电场中所储存的能量.电容器内、外半径分别为R1、R2,带电荷为,两球壳间充满电容率为的电介质,如图10–32.其中的电场能量为在电场区域取体积元\n全部电场中所储存的能量为\n（2）（孤立导体球表面带电时贮存的能量）（1）（球形电容器电容）说明可以通过求电场能量的方法来求电容器的电容.讨论习题：10-30