电磁场与电磁波:读书笔记:电场中的储能和电容

有两种方法表示电场中的储能:一种用场源表示,一种用场量表示。

或者更明确一点说,一种用电量q表示,一种用场强E表示。

而q和E之间存在着关系,所以这两种方法实际上是等价的。

用场源表示时,积分区域是存在着电荷的区域;

用场量表示时,积分区域是存在着电通量线的区域。

以表面存在电荷的金属球为例:

如果用场源计算储能,积分区间是球表面,即对球表面求面积分;

如果用场量计算储能,积分区间是存在电场的区域,即从无穷远到球表面求体积分。

根据C=Q/U,电容C可以理解为“建立单位电势所需的电荷”。

考虑平板电容情况:

1. 若平板面积增大,为建立单位电势,E必须保持不变,E不变即电荷密度ρ不变,Q=ρs增加,C增大

2. 若平板距离增大,为建立单位电势,根据U=E·d,E需减小,即电荷密度ρ减小,Q减小,C减小。

3. 假设我们将一个平板电容用在芯片的3.3VIO电源上,更大的平板间距表示更小的场强、更少的储能,即更小的电容。

因为我们几乎总是在一定的电压下使用电容,所以储存电荷的能力Q=CV中,C是主要参数。

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