拉开平行板电容极板，求能量流动关系（赏分）

只看该作者 · 2011-4-19 08:19

不要说是什么电势差之类的解释，这是真的虾扯蛋

3万 · 2011-4-19 08:27

20楼：
两端均断路，电容电量就不会变。两极板距离拉开，电容量减小，电容两端电压确实升高，而且可能升得非常高(初始电容量够大而最终电容量够小)。
什么是电压？两点间的电压，是单位电荷在两点之间移动，电场力对电荷所做的功。
电容器两极板拉开，电容器两端电压升高，意味着电容器所存储能量增加，而这能量增加，是由于你的手拉动两电极做了功。

3万 · 2011-4-19 08:32

电压概念，初中就讲。不过初中是用水压作比喻，并未定义。高中讲电压(或者叫电势差)，就是以电场力做功来定义的。

只看该作者 · 2011-4-19 08:39

高手，请问，电容两端断路，电荷如何移动啊，电容的中间是绝缘的啊

只看该作者 · 2011-4-19 08:40

maychang前辈

3万 · 2011-4-19 08:48

24楼：
“单位电荷在两点之间移动”，不是电容器极板上的电荷移动，是我们另外拿一个充分小的电荷(称检验电荷)在两点之间移动。必须说明：这个移动，是假想的移动，不一定是真实的移动。之所以要充分小，是为了不会影响原有的电场(检验电荷的加入会使原有电场发生变化)。

只看该作者 · 2011-4-19 08:52

呵呵，工作了几年，一直做纯硬件，经常会思考这些问题，越思考，越发现很多东西不理解，无法从所学过的教科书上找到答案

3万 · 2011-4-19 09:00

27楼：
这些内容，不是属于“路”的，而是属于“场”的内容。
所以，《电路基础》《电工学》之类的教材不会讲到。
属于“场”的内容，要到《普通物理》、《电磁学》等教材中去找，而且必须是物理系的教材才会详细讲，工科用的《普通物理》对此也是一带而过。

只看该作者 · 2011-4-19 09:03

我是电子信息工程专业的，谢谢指导，我看看物理系的教材去

2万 · 2011-4-19 10:01

to 20，21L：

其本质是电场。电场无处不在，只是由于电荷有正负，通常被屏蔽了而已（被屏蔽在原子内）。关于电场屏蔽，其实还有个非常有趣的对比，那就是由物体质量所形成的引力场。设想一下，如果这个世界只有正电荷（类比质量）而无负电荷，那会是个啥模样。我们知道，万有引力是长程力，所以地球和月亮才会被吸引只能在其特定轨道上运行。但如果比较万有引力和电场力，可以发现，在电场力面前万有引力几乎可以忽略不计。那为何通常电场力隐而不见呢（至少其不是长程力）？那就是电荷有正负，通常情况下被屏蔽了。电荷有正负不仅保证了我们这个宇宙的稳定，还使电磁波发射成为可能。有没有听说过引力波？那玩意儿起码是四极发射，根本无法和正负电荷偶极发射（电磁波）相比拟。在加上电场远大于引力场，所以我们才得以享受电磁波给予我们的各种好处，当然搞不好也有害处。

电压（电势差）是单位电荷再一定电场下移动所做的功，这是用检验电荷定义的。若考虑拉开数量相等符号相反的电荷，电压就是拉开两正负单位电荷所做的功。因此，电压乘电荷也就是能量了（电势能）。形象化对比，若拉开一条橡皮筋，会感到有被往回拉的感觉。拉得越开，被反拉的感觉越厉害；橡皮筋越多，同样也越费力。显然，拉力源于“橡皮筋”。同样的，电容中的电压源于其内的电场。离开电场论电压（电势差）才是地地道道扯....。

我们都知道 Q = C U，其中Q为电荷，C为电容量，U为电压。Q不动，减小C，自然U会增大。为何？这不能笼统地分析。因为减小C至少有两方面因素，其一为增大电容极板的间距，其二是缩小电容极板的面积。具体分析如下：

一）增大电容极板的间距

这样，拉开极板自然就做了功，反映在U上就是增加的电势差。其实，利用 U = E d 也能容易地看出（E不变，d增加了）。

二）减小电容极板面积

这里同样需要做功，即将电荷聚集在一个更小的区域内所需要的能量（通常称为电荷互能）。同样，利用 U = E d 也可以方便地理解（E 增大，d不变）。注，“E增大”可以方便地利用高斯定律得到。

只看该作者 · 2011-4-19 10:38

学习了，上面的增加电容的间距，可是平板间的电场强度不变，那么把宇宙认为是一个超级大电容，两个平板之间的距离为无限大，那么一个很小的电量，宇宙就应该有很强的电场，可是我们却没有发现这个问题，那么我们可以推出，宇宙是中性的。

只看该作者 · 2011-4-19 22:10

电容增加间距，电场强度不变。是假设平板面积>距离得到的近似。

所以你假设宇宙是个距离无线大的电容，那么很小电量构不成平板电容。所以很强电场是得不到的。

还有距离无限大，推出电电场的距离积分也就越大，当然距离无限大的两个极板基本上认为是点电荷了，电场积分也是很有限的。除非假设无限大的电极板上有无限大的电荷。

当然宇宙是电荷中性还是比较难推导出来吧。只能推导出宇宙电荷是均匀分布的。

只看该作者 · 2011-8-31 22:44

本帖最后由 virtualtryon 于 2011-8-31 23:12 编辑

取平行板其中一块的很小一块区域为s,由高斯定理得到,平行板电容器之间的电场强度为
2ε0E*s=2σs=>
E=σ/ε0
以一块平行板固定,另一块平行板受到的总电场力为F=Q*E
从位置为int(sσ^2/ε0,d,2d)=sσ^2/ε0,好像不对了.
拉之前,电容为 εs/d,电压为σ/ε0*d
拉完以后,电容为εs/2d,电压为σ/ε0*2d
所以能量变化为
sσ^2/2ε0
从静电力做功好像算得不对,因为这个时候会有移动的电荷,有电流存在,会产生磁场.

拉开平行板电容极板，求能量流动关系（赏分）

荣誉元老奖章

坚毅之洋流

十世金身

技术领袖奖章

技术奇才奖章