平行板电容器
平行板电容器由两块相互平行的金属导体极板构成,中间被电介质材料隔开1。当两极板之间存在一定的电势差时,极板之间便会存在静电场分布。在两极板之间的部分存在着匀强电场分布,由于边缘效应,电容器边缘的电场线是弯曲且发散的2。平行板电容器是最简单的电容器,任意的非平行板电容器都可以看作由若干个小型平行板电容器串联与并联而成3。
基本信息
- 中文名
平行板电容器3
- 外文名
parallel plate capacitor3
- 电场分布
极板之间电场均匀、边缘弯曲发散2
- 电容值
与电介质、正对面积、间距有关3
- 学科
物理学(电磁学)2
- 意义
最简单的电容器、可以用于分析其它非平行板电容器3
电容
平行板电容器由两块平行的金属板,中间夹以电介质薄层。电容器工作时它的两个金属板的两个相对的两个表面上总是分别带上等量异号电荷+Q和-Q,这时两板间有一定的电压1
一个电容器所带的电量Q总与其电压U成正比,比值叫电容器的电容,以C表示电容器的电容,即1
在国际单位制中,电容的单位名称是法[拉],符号为F,实际上1F是非常大的,常用微法、皮法等较小的单位。1F=1C/V1
在电压相同的条件下,电容C越大,所储存的的电量越多,这说明电容是反应电容器存储电荷本领大小的物理量1。
电场
以S表示两平行金属板的相对面积,d表示两板之间的距离,两板间充满相对介电为的电介质1。假设它带电量Q(即两板上相对应的两个表面分别带上+Q和-Q的电荷),电荷密度,忽略边缘效应
根据高斯定理4
它的两板间的电场是1
两板的电压就是1
将电压代入电容的定义式就可得出平行板电容器的电容1
充电放电
充电过程:在电源内部非静电力作用 下,电源正负极上分别聚集了大量的正电荷和负电荷4。当电容器与电源相连时,由于电源正、负极处的同种电荷之间的排斥力,正、负电荷分别被推到了电容器的两个极板上。负极板上的所有负电荷对正极板上某一正电荷有吸引力极板上的其它所有正电荷对该正电荷有排斥力,与正极板相连的导线上的正电荷和电源正极上的正电荷共同对该电荷有排斥力,而的大小由电源的端电压U 大小来决定。电源端电压U越大,就越大。充电完毕时,这三个力达到平衡,电荷就处于静止状态4。
放电过程:将充电后的电容器两端与小灯泡相连时,电容器两板上的正负电荷会通过与灯泡相连的电路中和,此时小灯泡会亮起,说明有电流通过,能量是从电容器释放出来的1。
能量
根据电容器在放电过程中电场力对电荷的做工来计算带电量为Q、电压为U的电容器的能量1。