电学基础知识整理（二）

电容和电容器

电容器
- 两个靠近且夹着绝缘电介质的导体，这样的系统称为电容器。
- 电容器可以存储电荷，从而可以储能。
电容
- 指在给定电位差下自由电荷的储藏量，记为C，国际单位是法拉（F）。
- 定义：C=QUC=\frac{Q}{U}C=UQ
- 一般来说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上，造成电荷的累积储存，储存的电荷量则称为电容。
- 物理意义：描述电容器在给定电压下，储存电荷量的能力。
电容器储能
- 公式推导：
  - 由功率公式可知 P=U∗IP=U*IP=U∗I 在电容器中电流电压都是变化的，其能量表达式：Ep=∑ΔtP∗Δt=∑Δtu∗i∗ΔtE_p=\sum_{\Delta t}^{}P*\Delta t=\sum_{\Delta t}^{}u*i*\Delta tEp=Δt∑P∗Δt=Δt∑u∗i∗Δt
  - 已知I=ΔQΔt,C=QUI=\frac{\Delta Q}{\Delta t},C=\frac{Q}{U}I=ΔtΔQ,C=UQ
  - 因此Ep=∑Δqu∗ΔQE_p=\sum_{\Delta q}^{}u*\Delta QEp=Δq∑u∗ΔQ
  - 电容C是定值，可知Q与u的关系是一条以1/C为斜率的直线。
- E_p为小三角形面积，则有Ep=12Qu=12Cu2=12Q2CE_p=\frac{1}{2}Qu=\frac{1}{2}Cu^2=\frac{1}{2}\frac{Q^2}{C}Ep=21Qu=21Cu2=21CQ2

电源和电流

电源

微观解释
稳恒电场（恒定电场）
- 场强平行于导线，感应电场平衡垂直导线分量。
- 达到动态平衡，稳恒电场（恒定电场）不随时间变化。
- 与静电场类似，E、φ不变。

电流强度（电流）

定义：通过某一截面电荷量所用时间的比值。I=QtI=\frac{Q}{t}I=tQ
方向：正电荷定向移动的方向
单位：安培 1A=1C/s1A=1C/s1A=1C/s （基本单位)
电流有方向，但电流是标量。
微观解释 I=Qt=nq∗S∗vI=\frac{Q}{t}=nq*S*vI=tQ=nq∗S∗v
- nnn 自由电荷数密度；
- qqq 电荷的电荷量；
- SSS 导线截面积；
- vvv 自由电荷定向移动的速度；

电动势

电动势：把其他形式的能转换成电能的能力。
电动势使电源两端产生电压，在电路中，电动势常用E表示，单位是伏（V）。
表达式：E=W非qE=\frac{W_非}{q}E=qW非
W非W_非W非：非静电力（其它对电荷流动起作用的力）做的功。
电动势的方向规定为从电源的负极经过电源内部指向电源的正极，即与电源两端电压的方向相反。
测量：电源的电动势可以用电压表测量。测量的时，电源不要接到电路中去，用电压表测量电源两端的电压，所得的电压值就可以看作等于电源的电动势。如果电源接在电路中，用电压表测得的电源两端的电压就会小于电源的电动势。因为电源有内电阻，在闭合的电路中，电流通过内电阻r有内电压降，通过外电阻R有外电压降。则电源的电动势E等于内电压U_r和外电压U_R之和，即E=U_r+U_R 。

小结

几个易混概念

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电源和电流

电源

电流强度（电流）

电动势

小结

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