例谈电容器和变压器的动态分析
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／ Ｒ随之也增 大 。又 Ｐ 一Ｐ ， 且 Ｐ 一Ｊ Ｕ ， 从而 增
间距离减小 时 ， 由 Ｅ：Ｕ／ 可知 ， Ｅ增大 ， 角也 应增大 。
ｎ
开关 Ｓ断开时 ， 电容 器两板 所带 电荷量一定 ， 由Ｃ 一 Ｔ Ｔ —
Ｕ
大， 选项 Ａ 正确 ； Ｓ由 ｂ合 到 ｎ时 ， 与上述情 况相 反 ， Ｐ 将减 少 ， 选项 Ｂ正确 ； Ｐ 上滑 时 ， Ｒ增大， Ｐ 一 ／ Ｒ减
小， 又Ｐ ＝ ＝ ＝ Ｐ 且 Ｐ ＝ ＝ ＝ ， Ｕ ， 因 而 减 小 ， 选 项 Ｃ错 误 ；
及 Ｅ一
‘ 士丁 【 Ｋ“
可知 Ｅ一塑 与 ｄ无关 ， 无论 两极板是
￡
Ｕ 增大 ， 由 一 可知 ， Ｕｚ 增大， ｚ 一 ， ｚ 随之增 大 ， 由 ／ 。 一 ／ 可知 ， 也增 大 ， 选项 Ｄ正确 ， 即本题 正 确选项为 Ａ、 Ｂ 、 Ｄ。 （ 责任编辑 易志毅）
定， 即Ｉ 一
（ 副制 原） 。（ ３ ） 负载制 约 ： ①副线 圈 的输
出功率 Ｐ 由用户负载决定 Ｐ 。 一Ｐ 负 ＋Ｐ 负 。 …… ； ② 副线
圈中 的电 流 由 用户负 载及电 压Ｕ ２ 确定， 即Ｉ 一筹。 Ｄ
Ｕ ９
号 ｕ 一 ； ｕ ② 平 行 板 电 容 器 电 容 的 决 定 式 ｃ 一 Ｌ 士 ｎ Ｋ ¨ 或 ｃ 。 Ｃ
Ｅ 的变化 。保持开关 Ｓ闭合 ， 两板 正对 面积 的变 化仅改 变 电器 的电容 （ 减小 ） 和带电量 （ 减少） ， 加 在板 间的 电压 不变 ， 板 间距不 变 ， ． ‘ ． 场 强 Ｅ不 变 ， 故 ０ 角不 变 ； 当两板
变压器 ， Ｓ为单 刀双 掷开关 ， Ｐ为滑
动变阻器 的滑 动触头 ， Ｕ 为 加在原 线 圈两端 的 电压 ， 工 为通 过 原线 圈 的电流 ， 则（ ） 。 Ａ． 保持 ｕ 及 Ｐ的位 置不变 ， Ｓ
定时 ， 原线 圈 中的电流 由副 线圈 中的输 出电流 Ｉ 决
讨论 电容器 的相 关 问题 ， 一 定要 分清 两 种情 况 ， 并 用好 三 个依据 。（ １ ） 两 种基 本情 况 ： ① 若 电容 器 的两 极 板始终与 电源 相 连接 ， 则其 两极 间 的电势 差保 持不 变 ； ②若电容器充 电后 即与 电源 断开 ， 则其 所带 电荷量保 持 不变 。（ ２ ） 三个 物理 依据 ： ① 电容 器 电容 的定 义式 Ｃ一
【 例 １ 】 平行板ห้องสมุดไป่ตู้电容器 的两板 Ａ、
【 例２ 】 如 图 ３所 示 为 一 理 想
Ｂ接于电池两极 ， 一带正电小球用绝缘 广 ＿ 一 ｌ ｌ 细线悬挂在电容器两板之间， 细线与竖 ｌ ｌ 直方向的夹角为 ， 如图 １ 所示， 那么： ｌ 。 ｌ
Ａ． 保 持 开关 Ｓ闭合 ， 仅 将 Ａ 板 向 Ｓ ’ Ｅ Ｂ板靠 近 ， 则 角减小 一 Ｂ ． 保持开 关 Ｓ闭合 ， 仅 将 Ａ 板沿 极板方 向下移少许 ， 则 角不变 ｃ ． 将 开关 Ｓ断开 ， 仅将 Ａ板靠近 Ｂ 板， 则 角增大 Ｄ ． 将 开 关 Ｓ断开 ， 仅将 Ａ板远离 Ｂ 板， 则 角减小 解析 ： 分 析小球受力 ， 如图 ２ 所示 ， 由 ｔ ａ ｎ ０ ＝Ｅ ｑ ／ ｍｇ可知 ， 的变 化取 决 于场 强 图２
这两种器件 的动态分析方法 。
一
间的制 约关 系 ： （ １ ） 电压 制约 ： 当原 、 副线 圈 的 匝数 比
一
定时 ， 输 出电压 ｕ ｚ 由输入电压 ｕ 决定 ， 即 Ｕ２
一
ｕ
（ 原制副） 。（ ２ ） 电流 制约 ： 当 ｎ２
定， 且输 入 电压 ｕ 确
、
电容 器 的 动 态 变 化 分 析
Ｉ ！ Ｉ 匆 理 ・ 闷题探讨
例 谈 电容 器 和 变压 器 的动 态 分 析
安徽 定远 县 职教 中心 （ ２ ３ ３ ２ ０ ０ ） 贺 林卿
安徽 来安县 大 英 中学（ ２ ３ ９ ２ ３ ４ ） 夏 德本
电容器是一种重要的电学元 件 ， 各种 电器设备 都少 不 了它 。而变压器是交变电路 中常见 的一种 电器设备 ， 也 是远距离输 送 交变 电流 不可缺 少 的装 置 。有关 电容 器和变 压器 的考 题 ， 在近 几年 的高考 中也 常涉 及 ， 尤 其 是考查有关 它们 的动态 变 化 问题 。下 面结合 两例 阐述
靠 近还是远离 ， Ｅ都不变 ， 也 不变 。故正确选项为 Ｂ 。 二、 变压器的动态变化分析 处 理理想变 压器 问题 的关 键是 要深 刻理 解 变压 器 的工作 原理 ， 辨清原 、 副线 圈中 的变 与不变量 ， 明确各 量
图３
由ｎ合到 ｂ时 ， Ｊ 将增大 Ｂ ． 保持 Ｕ及 Ｐ 的位 置不 变 ， Ｓ由 ｂ合 到 。时 ， Ｒ 消
耗 的功率减小
Ｃ ． 保持 ｕ 不变， ｓ合在 口处 ， 使 Ｐ上滑 ， 将增大 Ｄ ． 保持 Ｐ的位置 不变 ， Ｓ合在 ｎ处 ， 若【 ， 增大， 将增大 解析 ： Ｓ由ｎ合 到 ｂ ， 即减少 了原 线 圈 的 匝数 时 ， 实 质上提高 了升压 比， 而 Ｐ 的移动 导致 负载 电阻 的变化 。 Ｓ由ｎ合 到 ｂ时 ， 减少 ， 由 （ Ｊ １ 一 可知 Ｕ２ 增大， Ｐ 。 一
； ③平行板 电容器 内部是匀强电场 Ｅ—Ｕ ／ ｄ ， 当平行 板
为理顺彼此 间的关 系 ， 通 常 以 电压为 突 破 口， 采 用 以下程序分析 。
Ｕ１
一
ｌ ＇ ｔ １
ｕ
一
一 Ｒ负
电容器所带 电荷 量 Ｑ不 变 而 仅 改变 板 间 距 ｄ 时 ， Ｅ一 。 Ｃ ， 即内部场强 Ｅ不变 。
间距离减小 时 ， 由 Ｅ：Ｕ／ 可知 ， Ｅ增大 ， 角也 应增大 。
ｎ
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小， 又Ｐ ＝ ＝ ＝ Ｐ 且 Ｐ ＝ ＝ ＝ ， Ｕ ， 因 而 减 小 ， 选 项 Ｃ错 误 ；
及 Ｅ一
‘ 士丁 【 Ｋ“
可知 Ｅ一塑 与 ｄ无关 ， 无论 两极板是
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Ｕ 增大 ， 由 一 可知 ， Ｕｚ 增大， ｚ 一 ， ｚ 随之增 大 ， 由 ／ 。 一 ／ 可知 ， 也增 大 ， 选项 Ｄ正确 ， 即本题 正 确选项为 Ａ、 Ｂ 、 Ｄ。 （ 责任编辑 易志毅）
定， 即Ｉ 一
（ 副制 原） 。（ ３ ） 负载制 约 ： ①副线 圈 的输
出功率 Ｐ 由用户负载决定 Ｐ 。 一Ｐ 负 ＋Ｐ 负 。 …… ； ② 副线
圈中 的电 流 由 用户负 载及电 压Ｕ ２ 确定， 即Ｉ 一筹。 Ｄ
Ｕ ９
号 ｕ 一 ； ｕ ② 平 行 板 电 容 器 电 容 的 决 定 式 ｃ 一 Ｌ 士 ｎ Ｋ ¨ 或 ｃ 。 Ｃ
Ｅ 的变化 。保持开关 Ｓ闭合 ， 两板 正对 面积 的变 化仅改 变 电器 的电容 （ 减小 ） 和带电量 （ 减少） ， 加 在板 间的 电压 不变 ， 板 间距不 变 ， ． ‘ ． 场 强 Ｅ不 变 ， 故 ０ 角不 变 ； 当两板
变压器 ， Ｓ为单 刀双 掷开关 ， Ｐ为滑
动变阻器 的滑 动触头 ， Ｕ 为 加在原 线 圈两端 的 电压 ， 工 为通 过 原线 圈 的电流 ， 则（ ） 。 Ａ． 保持 ｕ 及 Ｐ的位 置不变 ， Ｓ
定时 ， 原线 圈 中的电流 由副 线圈 中的输 出电流 Ｉ 决
讨论 电容器 的相 关 问题 ， 一 定要 分清 两 种情 况 ， 并 用好 三 个依据 。（ １ ） 两 种基 本情 况 ： ① 若 电容 器 的两 极 板始终与 电源 相 连接 ， 则其 两极 间 的电势 差保 持不 变 ； ②若电容器充 电后 即与 电源 断开 ， 则其 所带 电荷量保 持 不变 。（ ２ ） 三个 物理 依据 ： ① 电容 器 电容 的定 义式 Ｃ一
【 例 １ 】 平行板ห้องสมุดไป่ตู้电容器 的两板 Ａ、
【 例２ 】 如 图 ３所 示 为 一 理 想
Ｂ接于电池两极 ， 一带正电小球用绝缘 广 ＿ 一 ｌ ｌ 细线悬挂在电容器两板之间， 细线与竖 ｌ ｌ 直方向的夹角为 ， 如图 １ 所示， 那么： ｌ 。 ｌ
Ａ． 保 持 开关 Ｓ闭合 ， 仅 将 Ａ 板 向 Ｓ ’ Ｅ Ｂ板靠 近 ， 则 角减小 一 Ｂ ． 保持开 关 Ｓ闭合 ， 仅 将 Ａ 板沿 极板方 向下移少许 ， 则 角不变 ｃ ． 将 开关 Ｓ断开 ， 仅将 Ａ板靠近 Ｂ 板， 则 角增大 Ｄ ． 将 开 关 Ｓ断开 ， 仅将 Ａ板远离 Ｂ 板， 则 角减小 解析 ： 分 析小球受力 ， 如图 ２ 所示 ， 由 ｔ ａ ｎ ０ ＝Ｅ ｑ ／ ｍｇ可知 ， 的变 化取 决 于场 强 图２
这两种器件 的动态分析方法 。
一
间的制 约关 系 ： （ １ ） 电压 制约 ： 当原 、 副线 圈 的 匝数 比
一
定时 ， 输 出电压 ｕ ｚ 由输入电压 ｕ 决定 ， 即 Ｕ２
一
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（ 原制副） 。（ ２ ） 电流 制约 ： 当 ｎ２
定， 且输 入 电压 ｕ 确
、
电容 器 的 动 态 变 化 分 析
Ｉ ！ Ｉ 匆 理 ・ 闷题探讨
例 谈 电容 器 和 变压 器 的动 态 分 析
安徽 定远 县 职教 中心 （ ２ ３ ３ ２ ０ ０ ） 贺 林卿
安徽 来安县 大 英 中学（ ２ ３ ９ ２ ３ ４ ） 夏 德本
电容器是一种重要的电学元 件 ， 各种 电器设备 都少 不 了它 。而变压器是交变电路 中常见 的一种 电器设备 ， 也 是远距离输 送 交变 电流 不可缺 少 的装 置 。有关 电容 器和变 压器 的考 题 ， 在近 几年 的高考 中也 常涉 及 ， 尤 其 是考查有关 它们 的动态 变 化 问题 。下 面结合 两例 阐述
靠 近还是远离 ， Ｅ都不变 ， 也 不变 。故正确选项为 Ｂ 。 二、 变压器的动态变化分析 处 理理想变 压器 问题 的关 键是 要深 刻理 解 变压 器 的工作 原理 ， 辨清原 、 副线 圈中 的变 与不变量 ， 明确各 量
图３
由ｎ合到 ｂ时 ， Ｊ 将增大 Ｂ ． 保持 Ｕ及 Ｐ 的位 置不 变 ， Ｓ由 ｂ合 到 。时 ， Ｒ 消
耗 的功率减小
Ｃ ． 保持 ｕ 不变， ｓ合在 口处 ， 使 Ｐ上滑 ， 将增大 Ｄ ． 保持 Ｐ的位置 不变 ， Ｓ合在 ｎ处 ， 若【 ， 增大， 将增大 解析 ： Ｓ由ｎ合 到 ｂ ， 即减少 了原 线 圈 的 匝数 时 ， 实 质上提高 了升压 比， 而 Ｐ 的移动 导致 负载 电阻 的变化 。 Ｓ由ｎ合 到 ｂ时 ， 减少 ， 由 （ Ｊ １ 一 可知 Ｕ２ 增大， Ｐ 。 一
； ③平行板 电容器 内部是匀强电场 Ｅ—Ｕ ／ ｄ ， 当平行 板
为理顺彼此 间的关 系 ， 通 常 以 电压为 突 破 口， 采 用 以下程序分析 。
Ｕ１
一
ｌ ＇ ｔ １
ｕ
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一 Ｒ负
电容器所带 电荷 量 Ｑ不 变 而 仅 改变 板 间 距 ｄ 时 ， Ｅ一 。 Ｃ ， 即内部场强 Ｅ不变 。