Chapter5静电学§5-1库仑定律§5-2电课件.ppt

1、Chapter 5 靜電學 5-1 庫侖定律 5-2 電場與電力線 5-3 電位能 5-4 電位與電位差 5-5 電容器2 25-5 5-5 電容器電容器一、萊頓瓶一、萊頓瓶電荷濃縮器電荷濃縮器儲存大量電荷裝置1745 1745 年年德國教士克萊斯特克萊斯特（Ewald Georg von Kleist，1700 1748）的意外發現，以及隨後荷蘭萊頓大學萊頓大學教授穆森布羅克穆森布羅克（Pieter van Musschenbroek，1692 1761）3 3僅當手握萊頓瓶時，才可發揮儲存電荷的效果。4 4藉助電荷產生器及萊頓瓶內的導體接至玻璃瓶底，可以使接地的實驗者手上感應出更多的正電接

2、地的實驗者手上感應出更多的正電，吸引瓶內的負電，而讓萊頓瓶上的負電荷增加。5-5 電容器1.1.電容器電容器1.1 裝置：以絕緣體隔開兩片金屬板作成，其電路符號如右。C 5-5 電容器1.1.電容器電容器1.2 原理：兩金屬板與電池連接時，兩板便累積等量的異性電荷等量的異性電荷，當電量逐漸增加到兩板電壓與電池端電壓相等時，即停止充電。接著，兩板與電池切斷連接，則兩板上的電荷因彼此吸引，而儲存在兩板上；若兩板間的電壓越高，則電場越強，正負電荷可能發生放電而中和，為增加蓄積的電能及避免放電現象，常在其間填充絕緣物質，稱為電介質(Dielectric)。5-5 電容器2.2.電容電容(Capacit

3、ance(Capacitance)2.1 定義：電容器每1伏特電位差之間所能儲存(分離分離)的電荷量，即2.2 單位：法拉(Farad，)2.3 電容就是度量元件容納電荷的能力，在電壓固定的條件下，如能容納更多的電量，則該元件的電容越大。VQVQCVCF111TCHmaFVCQ 5-5 電容器3.1 兩平行板間的均勻電場：其中，Q為單側平行板上積蓄的電荷，並非兩板上電荷之和，可視為分離的電量分離的電量。3.2 兩平行板間的電容C和板面積A成正比，和兩板間距離d成反比，稱為電容率，由電介質材料決定。3.3 電容器的電容只和其幾何形狀有關，和所施之電壓無關，是屬於元件本身的容電特性。3.3.兩平行

4、金屬板之電兩平行金屬板之電容容dAkdAVQCAkQdVE44 5-5 電容器3.3.兩平行金屬板之電兩平行金屬板之電容容例1 兩平行金屬板上帶電量各為Q及Q，兩板距離d時，兩平行金屬板的電容為C，(1)若將兩板之帶電量增為2Q及2Q，則電容變為幾倍？(2)若將兩板距離增為2d，則電容變為幾倍？5-5 電容器3.3.兩平行金屬板之電兩平行金屬板之電容容例2 圖示為三個平行金屬板電容的帶電量Q與電壓V的關係圖線。其所對應的金屬板面積與兩板間距離應為表中的何者？電容面積兩板距離甲Ad乙A2d丙2Ad欲使大平行金屬板電容器的電容增大，下列何者是可行的方法？(A)減少金屬板的面積(B)增加金屬板的面積

5、(C)減少金屬板間的距離(D)增加金屬板間的距離(E)減小兩金屬板間的電位差。【96新莊】0(A)ddAC 由其中 為金屬板的面積、為兩板間的距離(1)由上式可知，欲增大電容值，可以：增大金屬板的面積減小金屬板間的距離增大金屬板的面積 減小金屬板間的距離0(A)(1)ACdd 由其中 為金屬板的面積、為兩板間的距離由上式可知，欲增大電容值，可以：增大金屬板的面積減小金屬板間的距離QCVQVQV由知，減少兩板間的電位差，儲存的電量亦隨之減少，但的比值並不會改變。(2)CV由上式可知，電容值與兩板間的電位差 之大小無關。(B)(C)故選。14141515電容為電容器上的電量與電容器兩端電位差之比值。16164.1 球表面電壓：，故導體球(自)電容C和球半徑R成正比。4.2 地球可視為一個極大的球形電容器(雖然理論值只有710F)，能積蓄很多電荷而保持固定的電位，若將導體接地，可使其與地球等電位。例3 一半徑為18 cm的孤立導體球，其電容為何？5-5 電容器4.4.導體球或球殼之電導體球或球殼之電容容kRVQCRkQV一個半徑為27cm的孤立導體球，其電容大小為多少微微法拉？【95武陵】QCV由電容的定義：QkQVRR當金屬球上帶有電量時，金屬球上的電位（其中為金屬球的半徑）QkQRRk90.27910113 10(F)1230 10(F)30(pF)1919202021212222