大學(xué)物理第13章靜電場中的導(dǎo)體與電介質(zhì)(參考版)
2025-01-16 19:39本頁面
【正文】 Q時(shí)，電容器的電場能量為 ? ?SdQCQW21212242 ???? ???將 ?1的介質(zhì)板抽去后，電容器的能量為 ? ?SdQW202024 ???? ???外力作功等于電勢能增加，即 ???????? ???????102 114 ??SdQWWWA+ Q Q d ? 1 ? 2 19 11. 如圖所示，將兩極板間距離為 d的平行板電容器垂直地插入到密度為 r、相對介電常量為 ?r的液體電介質(zhì)中．如維持兩極板之間的電勢差 U不變，試求液體上升的高度 h． Hd h解：設(shè)極板寬度為 L，液體未上升時(shí)的電容為 C0 = ?0HL / d 液體上升到 h高度時(shí)的電容為 ? ?dhLdLhHCr??? 00 ??? ? ? 011 CHhr ?????? ??? ?在 U不變下，液體上升后極板上增加的電荷為 ? ? dh L UUCCUQ r /100 ????? ??電源作功 ? ? dh L UQUAr /1 20 ??? ? ??20 11. 如圖所示，將兩極板間距離為 d的平行板電容器垂直地插入到密度為 r、相對介電常量為 ?r的液體電介質(zhì)中．如維持兩極板之間的電勢差 U不變，試求液體上升的高度 h． Hd h解： 在 U不變下，液體上升后極板上增加的電荷為 ? ? dh L UUCCUQ r /100 ????? ??電源作功 ? ? dh L UQUA r /1 20 ??? ? ??液體上升后增加的電能 2021 2121 UCCUW ??? ? ? dhL Ur /121 20 ?? ??液體上升后增加的重力勢能 22 21 gdhLW r??因 A = ?W1+?W2，可解出 ? ?220 1gdUh rr?? ??。 18 10. 如圖所示，一平板電容器，極板面積為 S，兩極板之間距離為 d，其間填有兩層厚度相同的各向同性均勻電介質(zhì)，其介電常量分別為?1和 ?2．當(dāng)電容器帶電荷 177。電容器中儲(chǔ)存的靜電能量是增加，減少還是不變？ 參考解答： (1)充電后斷開電源，然后用力 F把電容器中的電介質(zhì)板拉出前后，電容器兩極的 電荷沒有發(fā)生變化 ，但由于電介質(zhì)的抽出會(huì)使其 電容量減少 ，根據(jù)電容器的儲(chǔ)能公式： CQW22?其儲(chǔ)存的能量將增加，這部分能量來源于外力所作的功。電勢能、電容器存貯的能量歸根結(jié)底都是電場的能量。 解： 介質(zhì)內(nèi)電場強(qiáng)度 16b mV1018 ????? EE電容耐壓 Um = kV，因而電容器極板間最小距離 4bm ???? EUd要制作電容為 ?F 的平板 電容器，其極板面積 20??rCdS??顯然，這么大的面積平鋪開來所占據(jù)的空間太大了，通常將平板電容器卷疊成筒狀后再封裝。 160 ?????rDE??250 ?? ????? EDP ?S?由有電介質(zhì)的高斯定理 SSD ??? 0?250 ?? ???? ?D,0 EED r ???? ??? ?? PEεD ??? ?? 013 ?r=，擊穿電場強(qiáng)度為 18 106 V現(xiàn)將兩
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