理论教育 导体球静电电容原理-电磁场基本原理66课

导体球静电电容原理-电磁场基本原理66课

时间:2023-11-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:导体球之间施加直流电压的情况同心导体球●内部导体球和外部导体球的电位差导体之间的电位差●同心导体球的静电电容静电电容注:同心导体球的电位请复习第12课的内容。当在两个同心导体球之间施加直流电压时,内外导体球分别带有正负电荷。因此,同心导体球如同平行平板电容器那样,也储存了电荷。同心导体球的静电电容为例题2水中有半径为5cm的导体球,求导体球的静电电容。水的介电常数为81。

导体球静电电容原理-电磁场基本原理66课

导体球之间施加直流电压的情况

同心导体球

内部导体球和外部导体球的电位差

导体之间的电位差

同心导体球的静电电容

静电电容

注:同心导体球的电位请复习第12课的内容。

[1]同心导体球的间的电位差

同心导体球的内部导体球与外部导体球之间的空腔的电位差为

Vab为同心导体球的空腔之间的电位差(V)

Q为内部导体球所带电荷(C)

a为内部导体球的半径(m)

b为外部导体球的半径(m)

[2]同心导体球的静电电容

同心导体球的静电电容为

C为同心导体球的静电电容(F)

Vab为同心导体球的空腔之间的电位差

Q为内部导体球所带电荷(C)

a为内部导体球的半径(m)

b为外部导体球的半径(m)

导体球的静电电容为

C为导体球的静电电容(F)

Va为导体球的电位(V)(www.daowen.com)

Q为导体球的所带电荷(C)

a为导体球的半径(m)

同心导体球

半径为a(m)的导体球为内部导体球,半径为b(m)的空心导体球为外部导体球,两个导体球构成了一个内部具有空腔的同心导体球。当在两个同心导体球之间施加直流电压时,内外导体球分别带有正负电荷。因此,同心导体球如同平行平板电容器那样,也储存了电荷。

导体球

在上述的同心导体球中,当外部导体球的内径b→∞时,内部导体球即可以被看作为一个空间导体球。此时,该空间导体球的静电电容C(F)为

例题1

如图所示,内部导体球的半径为10cm,外部导体球的内径为15cm时,求空腔中为空气的同心导体球之间的静电电容。

【例题1解】

同心导体球的静电电容为

例题2

水中有半径为5cm的导体球,求导体球的静电电容。水的介电常数为81。

【例题2解】

导体球的静电电容为

例题3

把地球看作一个球状的电容器,求该电容器的静电电容,地球的半径为a=6417km。

【例题3解】

地球的半径a=6417km的导体球,地球的静电电容为

地球的静电电容仅仅为0.000714F。

由此可知,作为电容的单位:法拉(F),是非常大的单位。实际中常被使用的单位,通常为法拉的100万分之一的μF,称为微法。还有μF这个单位的100万分之一的pF,称为皮法。

但对于目前广受关注的作为电能储存装置使用的双层超级电容器的容量,就需要使用法拉(F)来表示了。

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