理论教育 静电电容与平行平板电容器

静电电容与平行平板电容器

时间:2023-11-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:两个导体邻近放置的情况电容器●两个导体之间的电位差V电荷与电位差之间的关系静电电容●两块极板平行放置的情况平行板电容器注:静电电容为导体之间储存电荷的能力。平行平板电容器两个极板A、B平行放置,极板之间插入介电常数为ε(F/m)的电介质,这就构成了平行平板电容器。

静电电容与平行平板电容器

两个导体邻近放置的情况

容器

两个导体之间的电位差V(V)

电荷与电位差之间的关系

静电电容

两块极板平行放置的情况

平行板电容器

注:静电电容为导体之间储存电荷的能力。

[1]静电电容

两个导体之间的静电电容为

C为静电电容(F)

Q为导体之间的电荷(C)

V为导体之间的电位差(V)

在电容器两端加直流电压为

V(V),能储存的电荷为

Q=CV

[2]平行平板电容器

平行板电容器的静电电容为

C为静电电容(F)

S为极板的面积(m2

d为极板之间的距离(m)

ε为极板之间电介质的介电常数(F/m)

电容器

两个导体相互接近放置,当一个导体所带电荷为+Q(C),另一导体为-Q(C)时,电力线会从一侧导体发出,到达另一侧导体结束。导体之间有Q(C)的电荷存储。我们将这种能够储存电荷的原件称为电容器。

静电电容

有两个导体,一个导体所带的正电荷为+Q(C),另个导体所带的负电荷为-Q(C)时,导体之间的电位差为V(V)。此时,导体之间存储的电荷Q(C)与该电位差V(V)成正比,其比值即为该导体之间的静电电容。(www.daowen.com)

静电电容的大小为导体之间电位差为1V时导体所存储的电荷Q(C),表示了导体之间的电荷存储的能力。

平行平板电容器

两个极板A、B平行放置,极板之间插入介电常数为ε(F/m)的电介质,这就构成了平行平板电容器。如果极板A、B的表面积为S(m2),极板之间的距离为d(m)足够小,当极板之间所加的直流电压为V(V)时,则极板A所带的正电荷为+Q(C),极板B所带的负电荷为-Q(C)。此时,极板之间的电场强度E(V/m)为

平行平板电容器的静电电容C(F)为

电容器的用途

电容器的种类很多,所以其用途也有很多:

在模拟电子电路中的用途

在模拟电子电路中,电容器除了用于能量的存储以及作为电路中的传导电容以外,还可以用于升压电路、谐振电路以及滤波电路等的信号平滑。

在数字电子电路中的用途

主要用作电路中的传导电容。

电源电路中的用途

主要是电解电容,用于电源的滤波电路。

电力系统中的用途

在电力系统中,电容主要被用来改善负载的功率因数,电容器的超前电流可以补偿感性负载的滞后电流,使电路的功率因数趋近于1。

作为电源的用途

大容量的高效双层超级电容器相继被开发出来,用作电能的储存装置。

例题1

如图所示,极板的面积为100cm2,极板之间的距离为1cm,平行极板之间为空气,两极板之间施加的直流电压为200V,求平行极板之间的静电电容。

【例题1解】

平行极板电容器的静电电容为

例题2

计算例题1中的极板之间存储的电荷。

【例题2解】

极板之间存储的电荷为

Q=CV=8.854×10-12×200C=1.77×10-9C

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