含容电路问题分析
含容电路和电路故障分析
含容电路和电路故障分析一、含电容电器的分析与计算方法在直流电路中，当电容器充、放电时，电路里有充、放电电流.一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大（只考虑电容器是理想的不漏电的情况）的元件，在电容器处电路可看作是断路，简化电路时可去掉它.简化后若要求电容器所带电量时，可接在相应的位置上.分析和计算含有电容器的直流电路时，需注意以下几点：（1）电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压.（2）当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等.（3）电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充（放）电.如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电.【例1】如图所示，电源电动势E ＝12V ，内阻r ＝1Ω，电阻R 1＝3Ω，R 2＝2Ω，R 3＝5Ω，电容器的电容C 1＝4μF ，C 2＝1μF 。
求:(1)当S 闭合时间足够长时，C 1和C 2所带的电量各是多少?(2)然后把S 断开，S 断开后通过R 2的电量是多少?解:(1)当S 闭合时间足够长时，C 1两端的电压等于R 2两端的电压；C 2两端的电压等于路端电压 回路电流122E I A r R R ==++ C 1两端的电压U C1＝U 2＝IR 2＝4VC 1的带电量为：Q 1＝C 1U C1＝4×10－6×4C ＝1.6×10－5CC 2两端的电压U C2＝U ＝I （R 1＋R 2）＝10VC 2的带电量为：Q 2＝C 2U C2＝1×10－6×10C ＝1.0×10－5C（2）断开S 后，电容器C 1通过电阻R 2、R 3放电；电容器C 2通过电阻R 1、R 2、R 3放电，放电电流均流过R 2，且方向相同。
因此，通过R 2的电量为:Q ＝Q 1＋Q 2＝1.6×10－5C ＋1.0×10－5C ＝2.6×10－5C【例2】如图，已知源电动势E ＝12V ，内电阻不计。
2含电容器的电路分析1
含电容器的电路分析1
在教学中发现，学生对含有电容的直流电路问题，感到很头疼，一遇到计算题，就茫然失措。
分析其原因，是没有很好地理顺解题思路，那麽如何解决这类问题呢？对初学者，具体地说要做到“三能”：
一、能识电路图。
就是要识别电容器在直流电路中的连接形式（包括绘画等效电路图）。
如图１，电容与电阻串联接入电路；如图２，电容与电阻并联接入电路。
二、能牢记电容器的特点。
在直流电路中，电容器所起的作用相当于电键断开时的情况,即电容器起隔直流作用。
这样与电容器相连的那局部电阻不过作无电阻的导线处理，以方便于求电容器两极板间电势差。
三、能确定电容器两极板电势差。
只要能确定电容器每一极板对同一参考点（如电源负极）的电势高低，就能顺利确定两极板间电势差。
例１．如图３所示，当电键断开和闭合时，电容器Ｃ１电量变化＿＿＿＿＿＿库仑。
例２．如图６所示，Ｒ1＝６Ω，Ｒ2=３Ω，Ｒ３=４Ω，ＵＡＢ＝１２Ｖ，Ｃ1＝３μF，Ｃ2＝1μF，则他们带电量分别为＿＿＿＿Ｃ和＿＿＿＿Ｃ。
例３．如图８所示，已知电源电动势为ε＝12Ｖ，内电阻为ｒ＝１Ω，Ｒ1＝３Ω，Ｒ2=２Ω，Ｒ3=５Ω，Ｃ1＝４μF，Ｃ2＝1μF，则Ｃ1带电量为＿＿＿＿Ｃ，Ｃ２带电量为＿＿＿＿Ｃ。
高中物理必修三 新教材学习笔记 第12章 专题强化9 闭合电路的动态分析 含有电容器的电路 故障分析
专题强化9闭合电路的动态分析含有电容器的电路故障分析[学习目标] 1.会应用闭合电路的欧姆定律分析闭合电路的动态问题(重难点)。
2.会分析含有电容器的电路问题(重难点)。
3.会结合闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律分析电路故障(难点)。
一、闭合电路的动态分析在如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，回路的总电流、路端电压如何变化？通过R1、R2和滑动变阻器的电流如何变化，它们两端的电压如何变化？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________闭合电路动态问题的分析方法1．程序法：遵循“局部—整体—局部”的思路，按以下步骤分析(如图)：2．结论法——“串反并同”“串反”：是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大。
“并同”：是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。
3．极限法因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，使其电阻最大或电阻为零，画等效电路图分析各电学量的变化情况。
例1如图所示电路中，当开关S闭合，滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时，以下判断正确的是( )A ．电压表示数变大，通过灯L 1的电流变大，灯L 2变亮B ．电压表示数变小，通过灯L 1的电流变小，灯L 2变暗C ．电压表示数变大，通过灯L 2的电流变小，灯L 1变亮D ．电压表示数变小，通过灯L 2的电流变大，灯L 1变暗针对训练1 如图所示，E 为内阻不能忽略的电源，R 1、R 2、R 3为定值电阻，S 0、S 为开关，与分别为理想电压表与电流表。
原创1：含容电路的分析与计算
由欧姆定律得通过R1的电流
E
10
I
A 1A
R1 R2 4 6
(2)S断开前，C两端电压U1＝IR2＝6 V C所带电量Q1＝CU1＝30×10－6×6 C＝1.8×10－4 C 开关S断开稳定后，总电流为零， 电容器两端电压为E， 所带电量Q2＝CE＝30×10－6×10 C＝3×10－4 C 通过R1的电量，即为电容器增加的电量 ΔQ＝Q2－Q1＝1.2×10－4 C． 答案：(1)1 A (2)1.2×10－4 C 规律总结：处于稳定状态时，电容器相当于断路，与之串联的电阻不
例1．如图所示，电路中E＝10 V，R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，C＝30 μF．电 池内阻可忽略． (1)闭合开关S，求稳定后通过R1的电流． (2)然后将开关S断开，求这以后通过R1的总电量．
解析：(1)电路稳定后，电容器所在的支路上无电流通过，
因此R1与R2串联，C两端的电压即为R2两端的电压．
R0为定值电阻，R1、R2为可调电阻，用绝缘细线 将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部．闭合 电键S，小球静止时受到悬线的拉力为F，下列关 于F的大小变化的判断正确的是( ) A．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大 B．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变小 C．保持R1、R2不变，减小平行板MN的间距，F将变大 D．保持R1、R2不变，减小平行板MN的间距，F将变小
·R2＝3 V.
Q＝CU2＝12×10－6 C，且a板带正电，b板带负电．
SQ闭′＝合C，U1C＝两7端.2×电1压0－即6 RC1．两且端a电板压带，负由电电，路b分板析带：正U电1=．R1
R1 R2
·r
E R外
·R外=1.8 V.
据此通过电流表电量ΔQ＝Q＋Q′＝1.92×10－5 C. 答案：1.92×10－5 C
电磁感应现象中含容电路分析方法
电磁感应现象中含容电路分析方法电磁感应是物理学中一个重要的现象，它也是电子电路中常用的技术。
当一个变化电流流过线路时，它会产生一个磁场，当磁场变化时，线圈会产生电动势，由此可以将电能转换成其他形式的能量。
电磁感应中含容电路的分析是理解和应用电磁感应原理的基础，它包括对含容电路的定义、含容电路的电压和电流表达式以及含容电路的时域和频域响应。
首先我们来介绍含容电路定义，含容电路可以定义为具有电容元件和一个或多个串联或并联电阻的电路。
电容元件概括地讲就是二极管，它由两个电极及一个绝缘物质构成，当这两个电极之间施加电压时，就会产生电容效应，电容效应是指电流在电容元件中产生的延迟反应，因此它可以被称为含容电路。
接下来讨论含容电路的电压和电流表达式，电压在含容电路中可以用振荡器方程表达：$$V_C=V_{max}sin(omega t+varphi)，$$其中$V_C$是电容元件上的电压，$V_{max}$是电压的最大值，$omega$是角速度，$varphi$是位相差，t是时间。
而电流表达式为： $$I_C=I_{max}sin(omega t+varphi)，$$其中$I_C$是电容元件上的电流，$I_{max}$是电流的最大值，$omega$是角速度，$varphi$是位相差，t是时间。
最后，讨论含容电路的时域和频域响应，对于含容电路的时域响应，它指的是电流和电压变化随时间的变化趋势，也就是说，在电路中电流和电压是按照正弦波计算的，而频域响应则指的是信号随频率变化时，电路的行为所表现出来的结果。
因此，频域响应可以直观地反映电路在不同频率情况下的反应情况，且深入的理解和使用电磁感应的原理都离不开含容电路的时域和频域响应。
综上所述，含容电路的定义、电压和电流表达式，以及时域和频域响应都是理解和应用电磁感应现象的基础。
因此，我们可以用含容电路来模拟电磁感应发生的过程，并通过该模型来分析电磁感应现象中的不同参数对现象的影响及其机理。
含电容电路问题解题方法
含电容电路问题解题方法在直流电路中，当电容器充、放电时，电路里有充、放电电流，一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无穷大的元件，在电容器处电路可看作是断路，简化电路时可去掉它，简化后若要求电容器所带电量时，可接在相应的位置上，分析和计算含有电容器的直流电路时，需注意以下几点：1、电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降。
因此，电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压。
2、当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等。
3、电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充（放）电，如果电容器两端电压升高，电容器将充电，如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电。
关于电路中电容器的考查常见以下几方面：一．考查电容器所带电荷量例1如图1所示，已知电源电动势V E 12=,内电阻Ω=1r ,F C F C R R R μμ1,4,5,2,321321==Ω=Ω=Ω=,求（1） 电键S 闭合后，21,C C 所带电量？（2） 电键S 断开后通过2R 的电量为多少？解析：电流稳定后，21C C 和都相当于断路，去掉21C C 和义式得C Q C 5106.11-⨯=，C Q C 5100.12-⨯=，开关S 闭合回路放电，电容器的电量都通过各自的回路，回路1中通过2R C Q Q C 51106.11-⨯==，回路2中C Q Q C 52100.12-⨯==，则电源断开后，通过2R 的电量为二．考查电路变化后流过用电器的电荷量例2 如图2所示电路中1R ＝2R ＝3R ＝8Ω，电容器电容C =5μF ，电源电动势E =6V ，内阻不计，求电合状态断开后流过3R 的键S 由稳定的闭电荷量．解析：电键闭合时电路结构为R 1和R 2串联后与R 3并联，电容器并在R 2两端，电源内阻不计，由串联正比分压得2U ＝3V ，b 板带正电，电荷量Q ＝CU 2＝15×610-C ；电键断开后电路结构为R 1和R 2串联，电容器通过R 3并在R 1两端，则电容器两端电压为1U ＝3V ，b 板带负电，电荷量1CU Q ='＝15×610-C ，所以电键断开后电容器通过R 3先放电后反向充电，流过R 3的电荷量为两情况下电容器所带电荷量之和Q Q Q '+=∆＝3×10－5C ．注意：求电路变化后流过用电器的电荷量的问题，一定要注意同一极板上所带电荷的电性是否变化，不变则流过用电器的电荷量为初、末状态电容器所带电荷量之差，变化则为二者之和．三．以电容器为背景考查力电综合问题例3 如图3所示，1R ＝2R ＝3R ＝4R ＝R ，电键S 闭合时，间距为d 的平行板电容器C 的正中间有一质量为m 、电荷量为q 的小球恰好处于静止状态；电键S 断开时，小球向电容器的一个极板运动并发生碰撞，碰后小球带上与极板同性质的电荷．设碰撞过程中没有机械能的损失，小球反弹后恰好能运动到电容器的另一极板，不计电源内阻，求电源的电动势和碰后小球所带的电荷量．解析：电键S 闭合时1R 、3R 并联后与4R 串联（2R 中没有电3C Q Q Q 521106.2-⨯=+=流通过），电容器并在4R 上，U C ＝4U ＝E 32，对带电小球有d U q mg C =，解得q mgd E 23=．电键S 断开时，仅1R 、4R 串联，电容器仍并在4R 上，2E U C ='，故小球向下运动，设小球与下极板碰撞后带电荷量为q '，从小球开始运动到小球恰好运动到上极板的全过程由动能定理得C C U q U q mgd ''+'--22＝0，综合解得67q q ='． 四．讨论平行板电容器内部场强的变化，从而判定带电粒子的运动情况。
(九)——电磁感应中的含容电路分析
(九)——电磁感应中的含容电路分析微讲座(九)——电磁感应中的含容电路分析一、电磁感应回路中只有电容器元件这类问题的特点是电容器两端电压等于感应电动势，充电电流等于感应电流．(2013·高考新课标全国卷Ⅰ)如图，两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为θ，间距为L.导轨上端接有一平行板电容器，电容为C.导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨平面．在导轨上放置一质量为m 的金属棒，棒可沿导轨下滑，且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触．已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g.忽略所有电阻．让金属棒从导轨上端由静止开始下滑，求：(1)电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系；(2)金属棒的速度大小随时间变化的关系．[解析](1)设金属棒下滑的速度大小为v，则感应电动势为E＝BL v ①平行板电容器两极板之间的电势差为U＝E ②设此时电容器极板上积累的电荷量为Q，按定义有C＝QU③联立①②③式得Q＝CBL v. ④(2)设金属棒的速度大小为v时经历的时间为t，通过金属棒的电流为i.金属棒受到的磁场的作用力方向沿导轨向上，大小为F安＝BLi ⑤设在时间间隔(t，t＋Δt)内流经金属棒的电荷量为ΔQ，据定义有i＝ΔQΔt⑥ΔQ也是平行板电容器两极板在时间间隔(t，t＋Δt)内增加的电荷量．由④式得：ΔQ＝CBLΔv ⑦式中，Δv为金属棒的速度变化量．据定义有a＝ΔvΔt⑧金属棒所受到的摩擦力方向斜向上，大小为F f＝μF N ⑨式中，F N是金属棒对导轨的正压力的大小，有F N＝mg cos θ⑩金属棒在时刻t的加速度方向沿斜面向下，设其大小为a，根据牛顿第二定律有mg sin θ－F 安－F f＝ma ⑪联立⑤至⑪式得a＝m(sin θ－μcos θ)m＋B2L2Cg⑫由⑫式及题设可知，金属棒做初速度为零的(1)调节R x＝R，释放导体棒，当导体棒沿导轨匀速下滑时，求通过导体棒的电流I及导体棒的速率v.(2)改变R x，待导体棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带电荷量为＋q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的R x.[解析](1)对匀速下滑的导体棒进行受力分析如图所示．导体棒所受安培力F安＝BIl①导体棒匀速下滑，所以F安＝Mg sin θ②联立①②式，解得I＝Mg sin θBl③导体棒切割磁感线产生感应电动势E＝Bl v ④由闭合电路欧姆定律得I＝ER＋R x，且R x＝R，所以I＝E2R ⑤联立③④⑤式，解得v＝2MgR sin θB2l2.(2)由题意知，其等效电路图如图所示．由图知，平行金属板两板间的电压等于R x两端的电压．设两金属板间的电压为U，因为导体棒匀速下滑时的电流仍为I，所以由欧姆定律知U＝IR x⑥要使带电的微粒匀速通过，则mg＝q Ud⑦联立③⑥⑦式，解得R x＝mBldMq sin θ.[答案](1)Mg sin θBl2MgR sin θB2l2(2)mBldMq sin θ[总结提升]在这类问题中，导体棒在恒定外力作用下做变加速运动，最后做匀速运动．1．(单选)如图所示，两光滑平行金属导轨间距为L，直导线MN垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B.电容器的电容为C，除电阻R外，导轨和导线的电阻均不计．现给导线MN一初速度，使导线MN向右运动，关于最终状态的判断，正确的是()A．电容器两端的电压为零B．电容器所带电荷量为零C．MN做匀速运动D．MN处于静止状态解析：选C.由分析可知，MN做加速度逐渐减小的减速运动，当感应电动势等于电容器两端电压时，电流为零，加速度为零，MN最终做匀速运动，故C正确．2．(单选)如图所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计．匀强磁场与导轨平面垂直．阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好．t＝0时，将开关S由1掷到2.q、i、v和a分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度．下列图象正确的是()解析：选D.当开关S由1掷到2时，电容器开始放电，此时电流最大，棒受到的安培力最大，加速度最大，此后棒开始运动，产生感应电动势，棒相当于电源，利用右手定则可判断棒的上端为正极，下端为负极，当棒运动一段时间后，电路中的电流逐渐减小，当电容器电压与棒两端电动势相等时，电容器不再放电，电路电流等于零，棒做匀速运动，加速度减为零，所以B、C 错误，D正确；因为电容器两极板间有电压，电荷量q＝CU不等于零，所以A错误．3．(多选)(2015·重庆杨家坪中学质检)如图，两根足够长且光滑平行的金属导轨PP′、QQ′倾斜放置，匀强磁场垂直于导轨平面，导轨的上端与水平放置的两金属板M、N相连，板间距离足够大，板间有一带电微粒，金属棒ab水平跨放在导轨上，下滑过程中与导轨接触良好．现同时由静止释放带电微粒和金属棒ab，则()A．金属棒ab最终可能匀速下滑B．金属棒ab一直加速下滑C．金属棒ab下滑过程中M板电势高于N 板电势D．带电微粒不可能先向N板运动后向M 板运动解析：选BC.金属棒沿光滑导轨加速下滑，棒中有感应电动势而对电容器充电，充电电流通过金属棒时受安培力作用，只有金属棒速度增大时才有充电电流，因此总有mg sin θ－BIl>0，金属棒将一直加速，A错B对；由右手定则可知，金属棒a端电势高，则M板电势高，C项正确；若微粒带负电，则静电力向上与重力反向，开始时静电力为0，微粒向下加速，当静电力增大到大于重力时，微粒的加速度向上，D项错．4．(多选)(2013·高考四川卷) 如图所示，边长为L、不可形变的正方形导线框内有半径为r 的圆形磁场区域，其磁感应强度B随时间t的变化关系为B＝kt(常量k>0)．回路中滑动变阻器R 的最大阻值为R0，滑动片P位于滑动变阻器中央，定值电阻R1＝R0、R2＝R02.闭合开关S，电压表的示数为U，不考虑虚线MN右侧导体的感应电动势，则()A ．R 2两端的电压为U 7B ．电容器的a 极板带正电C ．滑动变阻器R 的热功率为电阻R 2的5倍D ．正方形导线框中的感应电动势为kL 2 解析： 选AC.根据串、并联电路特点，虚线MN 右侧回路的总电阻R ＝74R 0.回路的总电流I ＝U R ＝4U 7R 0，通过R 2的电流I 2＝I 2＝2U 7R 0，所以R 2两端电压U 2＝I 2R 2＝2U 7R 0·R 02＝17U ，选项A 正确；根据楞次定律知回路中的电流为逆时针方向，即流过R 2的电流方向向左，所以电容器b 极板带正电，选项B 错误；根据P ＝I 2R ，滑动变阻器R 的热功率P ＝I 2R 02＋⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫I 22R 02＝58I 2R 0，电阻R 2的热功率P 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫I 22R 2＝18I 2R 0＝15P ，选项C 正确；根据法拉第电磁感应定律得，线框中产生的感应电动势E ＝ΔΦΔt＝B t S ＝k πr 2，选项D 错误． 5.如图所示，匀强磁场B ＝0.1T ，金属棒AB 长0.4 m ，与框架宽度相同，电阻为13 Ω，框架电阻不计，电阻R 1＝2 Ω，R 2＝1 Ω，当金属棒以5 m/s 的速度匀速向左运动时，求：(1)流过金属棒的感应电流多大？(2)若图中电容器C 的电容为0.3 μF ，则充电量为多少？解析：(1)金属棒匀速运动时，电容器没有充电电流．E ＝BL v ＝0.1×0.4×5 V ＝0.2 VR 1、R 2并联电阻：R ＝R 1R 2R 1＋R 2＝23Ω I ＝E R ＋r ＝0.223＋13A ＝0.2 A. (2)路端电压U ＝I ·R ＝0.2×23 V ＝0.43V Q ＝CU ＝0.3×10－6×0.43C ＝4×10－8 C. 答案：(1)0.2 A (2)4×10－8C6.金属杆MN 和PQ 间距为l ，MP 间接有电阻R ，NQ 间接有电容为C 的电容器，磁场如图所示，磁感应强度为B .金属棒AB 长为2l ，由图示位置以A 为轴，以角速度ω匀速转过90°(顺时针)后静止．求该过程中(其他电阻不计)：(1)R 上的最大电功率；(2)通过R 的电荷量．解析：AB 转动切割磁感线，且切割长度由l 增至2l 以后AB 离开MN ，电路断开．(1)当B 端恰至MN 上时，E 最大E m ＝B ·2l ·0＋ω·2l 2＝2Bωl 2 P R m ＝E 2m R ＝4B 2ω2l 4R .(2)AB 由初位置转至B 端恰在MN 上的过程中回路的磁通量的变化为ΔΦ＝B ·12l ·2l ·sin 60°＝32Bl 2 此时通过R 的电荷量为q 1＝I ·Δt ＝ΔΦR ＝3Bl 22R此时电容器的带电量为q 2＝CE m ＝2CBωl 2. 以后电容器通过R 放电，因此整个过程中通过R 的电荷量为q ＝q 1＋q 2＝3Bl 22R＋2CBωl 2. 答案：(1)4B 2ω2l 4R (2)3Bl 22R＋2CBωl 2 7．如图所示，半径为L 1＝2 m 的金属圆环内上、下半圆各有垂直圆环平面的有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B1＝10πT．长度也为L1、电阻为R的金属杆ab，一端处于圆环中心，另一端恰好搭接在金属环上，绕着a端沿逆时针方向匀速转动，角速度为ω＝π10rad/s.通过导线将金属杆的a端和金属环连接到图示的电路中(连接a端的导线与圆环不接触，图中的定值电阻R1＝R，滑片P位于R2的正中央，R2的总阻值为4R)，图中的平行板长度为L2＝2 m，宽度为d＝2 m．图示位置为计时起点，在平行板左边缘中央处刚好有一带电粒子以初速度v0＝0.5 m/s向右运动，并恰好能从平行板的右边缘飞出，之后进入到有界匀强磁场中，其磁感应强度大小为B2，左边界为图中的虚线位置，右侧及上下范围均足够大．(忽略金属杆与圆环的接触电阻、圆环电阻及导线电阻，忽略电容器的充放电时间，忽略带电粒子在磁场中运动时的电磁辐射的影响，不计平行金属板两端的边缘效应及带电粒子的重力和空气阻力)求：(1)在0～4 s内，平行板间的电势差U MN；(2)带电粒子飞出电场时的速度；(3)在上述前提下若粒子离开磁场后不会第二次进入电场，则磁感应强度B 2应满足的条件．解析：(1)金属杆产生的感应电动势恒为E ＝12B 1L 21ω＝2 V 由电路的连接特点知：E ＝I ·4RU 0＝I ·2R ＝E /2＝1 VT 1＝2π/ω＝20 s由右手定则知：在0～4 s 时间内，金属杆ab 中的电流方向为b →a ，则φa >φb则在0～4 s 时间内，φM <φN ，U MN ＝－1 V .(2)粒子在平行板电容器内做类平抛运动，在0～T 1/2时间内水平方向L 2＝v 0·t 1t 1＝L 2/v 0＝4 s<T 1/2竖直方向d 2＝12at 21 a ＝Eq m ，E ＝U d ，v y ＝at 1得q /m ＝0.25 C/kg ，v y ＝0.5 m/s则粒子飞出电场时的速度v ＝v 20＋v 2y ＝22m/stan θ＝v y /v 0＝1，所以该速度与水平方向的夹角θ＝45°.(3)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由B 2q v ＝m v 2r得r ＝m v B 2q由几何关系及粒子在磁场中运动的对称性可知，2r >d 时离开磁场后不会第二次进入电场，即B 2<2m v dq ＝2 T.答案：(1)－1 V (2)22m/s 与水平方向成45°夹角(3)B 2<2 T。
含容电路.
1.如图 12 所示的电路中，电源的电动势 E
审题与关联
＝6 V，内阻 r＝1 Ω，电阻 R1＝ ①审题切入点 3 Ω，R2＝6 Ω，电容器的电容 C＝3．6 电容器两极板间的电压的确定． μF， 二极管 D 具有单向导电性， 开始时， ②明情境，析过程 开关 S1 闭合，S2 断开． S2闭合前，电容器两板间的电 (1)合上 S2，待电路稳定以后，求电容器 压是多少？ 上电荷量变化了多少？ S2闭合后，电容器两板间的电 (2)合上 S2，待电路稳定以后再断开 S1， 压是多少？ 求断开 S1 后流过 R1 的电荷量是多少？ ③理思路，选规律
(5)在充放电时，电容器两根引线上的电流方向总 是相同的，所以要根据正极板电荷变化情况来判断电 流方向． (6)如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过 每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差； 如果变化前后极板带电的电性改变，那么通过每根引 线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和，可用公 式ΔQ＝CΔU 计算电容器上电荷的变化量．
次序 1 2 3 4 操作步骤 闭合开关，选直流电压挡， 红、黑表笔分别接a、b 闭合开关，选直流电流挡， 红、黑表笔分别接a、b 闭合开关，选欧姆挡，红、 黑表笔分别接a、b 断开开关，选欧姆挡，红、 黑表笔分别接a、b 现象和结论
图8
指针偏转，灯断路；指针不偏转，灯短路 指针偏转，灯断路；指针不偏转，灯短路 指针不动，灯断路；指针偏转，灯短路 指针不动，灯断路；指针偏转最大，灯短 路
含容电路的分析 电容器是一个储存电荷的元件．在直流电路中， 当电容器充放电时，电路里有充放电电流，一旦电路 达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无 限大(只考虑电容器是理想的不漏电的情况)的元件， 在电容器处电路看做断路，简化电路时可去掉它．简 化后若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补 上．
(自撰,投稿)用电势分析法求解含容电路问题
用电势分析法求解含容电路问题（适用于高二、高三年级）含容电路问题是高中生的学习难点，为较好地突破这个难点，下面介绍一种较为通用的方法——电势分析法，供读者参考。
一、电路中电势和电势升降的特点1、导线、理想电流表所在支路上各点电势相等，即没有电势降落。
2、理想电压表和电路稳定后的电容器视为断路，一般两端电势不相等（也有相等的情况）。
3、电路稳定后，与电容器、理想电压表串联的元件视为短路，没有电势降落。
4、在外电路中，电流由电势高的正极流向电势低的负极．这之中每流经电阻R ，沿电流的方向电势降低，降低的数值等于IR ．5、电流流经电动势为E 、内电阻为r 的电源时，沿着电流从负极流入由正极流出的方向，电势升高的数值等于电动势E ，同时在内电阻上电势降低的数值等于Ir ，即电势升高的数值等于E- Ir ．6、电势差等于电势之差，即B A AB U ϕϕ-=。
7、在电路中能够假设任意点的电势为零。
用电势分析法解决含容电路问题还要掌握电容器的相关知识，如：C Q U =；UQ C ∆∆=；Kd S C πε4=；dU E =；若电容器始终连接在电池上，两极板的电压不变，若电容器充电后，切断与电池的连接，电容器所带电荷量不变。
二、电势分析法电势分析法即用电势和电势升降的规律分析电路的方法。
具体做法是：首先，将已知电路中各节点（电路中三条或三条以上支路的交叉点，称为节点）编号，按电势由高到低的顺序依次用1、2、3……数码标出来（接于电源正极的节点电势最高，接于电源负极的节点电势最低，等电势的节点标同一数码）。
其次，根据上述电势和电势升降的特点，以及其他相关知识分析问题。
例1、如图所示，已知R 1=30Ω，R2=15Ω，R 3=20Ω，AB 间电压U=6V ，A 端为正C=2μF ，为使电容器带电量达到Q =2×10- 6C ，且电容器上极板带负电,应将R 4的阻值调节到多大？ 【解析】取B 端电势为零,即4ϕ=0V （零电势点能够任意选择，且同一根理想导线电势处处相等）。
含容电路问题
C.增大两板间的距离 D.断开开关S
含容电路问题
小结
与电容串联电阻
含容电路问题
与电容并联电阻
C=E
同学，下节再见
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含容电路问题
含容电路问题
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含电容器电路的分析方法 1.稳定状态的电容器:当含有电容器的直流电路达到稳定状态时, 电容器处可视为断路,与之串联的电阻中无电流,不起降压作用。
2.电容器的电压: (1)电容器电压等于与之并联的电阻的电压。 (2)电容器(或串联一个电阻)接到某电源两端时,电容器的电 压等于路端电压。
含容电路问题
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1.确定电容器和哪个电阻并联，该电阻两端电压 即为电容器两端电压.
2.当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时，此电 路两端电压即为电容器两端电压.
3.当电容器与电源直接相连，则电容器两极板间电压即等于电源电动势.
含容电路问题
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例题、阻值相等的四个电阻题、眼电①容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图 所示题电眼路②.开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S， 电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为
含容电路问题
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3.电压变化时的电容器: (1)电容器电压变化时,将会引起电容器的充、放电。
如果电容器电压升高,电容器将充电; 如果电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电。
(2)充放电时电容器所带电荷量的变化时,如果变化前后极板所带电 荷的电性相同,那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所 带电荷量之差;如果变化前后极板带电的电性相反,那么通过所连导 线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之和。
含容电路问题
【典例】如图所示的电路中,电源电动势E=3V, 内电阻r=1Ω,定值电阻R1=3Ω,R2=2Ω,电容器的电容 C=100μF,则下列说法正确的是 ( AC )
含容电路分析计算技巧和实例
含容电路分析计算技巧和实例电容器是一个储存电能的元件．在直流电路中，当电容器充放电时，电路里有充放电电流，一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大（只考虑电容器是理想的不漏电的情况）的元件，在电容器处电路看作是断路，简化电路时可去掉它。
简化后若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补上。
分析和计算含有电容器的直流电路时，需注意以下几点：(1)电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过．所以在此支路中的电阻上无电压降，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压．(2)当电容器和用电器并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联用电器两端的电压相等．(3)电路的电流、电压变化时,将会引起电容器的充(放)电．如果电容器两端电压升高,电容器将充电,如果电压降低，电容器将通过与它并联的电路放电.电容器两根引线上的电流方向总是相同的，所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向。
⑷如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差；如果变化前后极板带电的电性改变，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和。
含有电容器的电路解题方法（1）先将含电容器的支路去掉（包括与它串在同一支路上的电阻），计算各部分的电流、电压值。
（2）电容器两极扳的电压，等于它所在支路两端点的电压。
（3）通过电容器的电压和电容可求出电容器充电电量。
（4）通过电容器的电压和平行板间距离可求出两扳间电场强度，再分析电场中带电粒子的运动。
例1：如图所示的电路，水平放置的平行板电容器中有一个带电液滴正好处于静止状态，现将滑动变阻器的滑片P向左移动，则（）A．电容器中的电场强度将增大B．电容器上的电荷量将减少C．电容器的电容将减小D．液滴将向上运动由题意可知，电容器与R2并联，根据闭合电路欧姆定律可确定随着滑片左移，电阻的变化，导致电压的变化，从而判定电阻R2的电压变化，再根据可得，电容器的电量及由E=知两极间的电场强度如何变化．【解析】A、电容器两板间电压等于R2两端电压．当滑片P向左移动时，R2两端电压U 减小，由E=知电容器中场强变小，A错误；B、根据可得，电容器放电，电荷量减少，B项正确；C、电容器的电容与U的变化无关，保持不变，C项错误．D、带电液滴所受电场力变小，使液滴向下运动，D项错误；故选：B例2：在如图所示的电路中，电源两端A、B 间的电压恒定不变，开始时S断开，电容器上充有电荷．闭合S后，以下判断正确的是（）A．C1所带电量增大，C2所带电量减小B．C1所带电量减小，C2所带电量增大C．C1、C2所带电量均减小D．C1、C2所带电量均增大S断开时，外电路中没有电流，两电容器的电压都等于电源的电动势，S闭合后，两电容器的电压都小于电源的电动势，根据Q=CU分析电容器电量的变化．【解析】S断开时，外电路中没有电流，两电容器的电压都等于电源的电动势．S闭合后，两电阻串联，电容器C1的电压等于R1的电压，电容器C2的电压等于R2的电压，可知两电容器的电压都小于电源的电动势，根据Q=CU分析可知两电容器电量均减小．故C正确，ABD错误．故选C例3：如图所示的电路中，R1、R2、R3是固定电阻，R4是光敏电阻，其阻值随光照的强度增强而减小．当开关S闭合且没有光照射时，电容器C不带电．当用强光照射R4且电路稳定时，则与无光照射时比较（）A．电容器C的上极板带正电B．电容器C的下极板带正电C．通过R4的电流变小，电源的路端电压增大D．通过R4的电流变大，电源提供的总功率变小电容在电路稳定时可看作开路，故由图可知，R1、R2串联后与R3、R4并联，当有光照射时，光敏电阻的阻值减小，由闭合电路欧姆定律可得出电路中总电流的变化及路端电压的变化，再分析外电路即可得出C两端电势的变化，从而得出电容器极板带电情况；同理也可得出各电阻上电流的变化．【解析】因有光照射时，光敏电阻的阻值减小，故总电阻减小；由闭合电路的欧姆定律可知，干路电路中电流增大，由E=U+Ir可知路端电压减小；R1与R2支路中电阻不变，故该支路中的电流减小；则由并联电路的电流规律可知，另一支路中电流增大，即通过R2的电流减小，而通过R4的电流增大，故C、D错误；当没有光照时，C不带电说明C所接两点电势相等，以电源正极为参考点，R1上的分压减小，而R3上的分压增大，故上极板所接处的电势低于下极板的电势，故下极板带正电；故A错误，B正确；故选B．例4:如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，极板长L=80cm，两板间的距离d=40cm．电源电动势E=40V，内电阻r=1Ω，电阻R=15Ω，闭合开关S，待电路稳定后，将一带负电的小球从B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v=4m/s水平向右射入两板高效课堂—实验微专题间，该小球可视为质点．若小球带电量q=1×10-2C，质量为m=2×10-2kg，不考虑空气阻力，电路中电压表、电流表均是理想电表．若小球恰好从A板右边缘射出（g取10m/s2）．求：（1）滑动变阻器接入电路的阻值为多少？（2）此时电流表、电压表的示数分别为多少？（3）此时电源的输出功率是多少？（1）小球进入电场中做类平抛运动，小球恰好从A板右边缘射出时，水平位移为L，竖直位移为d，根据运动学和牛顿第二定律结合可求出板间电压，再根据串联电路分压特点，求解滑动变阻器接入电路的阻值．（2）根据闭合电路欧姆定律求解电路中电流，由欧姆定律求解路端电压，即可求得两电表的读数．（3）电源的输出功率P=UI，U是路端电压，I是总电流．【解析】（1）小球进入电场中做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀加速运动，则有：水平方向：L=vt竖直方向：d=由上两式得：a===20m/s2又根据牛顿第二定律得：a=联立得：U==V=24V根据串联电路的特点有：=代入得：=解得，滑动变阻器接入电路的阻值为R′=24Ω（2）根据闭合电路欧姆定律得电流表的示数为：I==A=1A电压表的示数为：U=E-Ir=（40-1×1）V=39V（3）此时电源的输出功率是P=UI=39×1W=39W．答：（1）滑动变阻器接入电路的阻值为24Ω．（2）此时电流表、电压表的示数分别为1A和39V．（3）此时电源的输出功率是39W．每日一练解析C为板间距离固定的电容器，电路连接如图所示，当滑动触头P向右缓慢滑动的过程中，下列说法中正确的是（）A．电容器C充电B．电容器C放电C．流过电流计G的电流方向为a→G→bD．流过电流计G的电流方向为b→G→a首先明确含电容器的支路等效为断路，且两端的电压为并联部分的电压相等；当滑动触头P向右缓慢滑动的过程中，该电路的总电阻不变，但与电容器并联部分的电阻减少，即电容器两端的电压减少，根据C=可知，电容器极板电量减少，即放电；电容器右极板与电源负极相连，所以自由电子从a移动到b，故流过电流计G的电流方向为b→G→a．【解析】AB、含电容器的支路等效为断路，且两端的电压为并联部分的电压相等；当滑动触头P向右缓慢滑动的过程中，该电路的总电阻不变，但与电容器并联部分的电阻减少，即电容器两端的电压减少，根据C=可知，电容器极板电量减少，即放电，故A错误，B正确．CD、以上分析可知，电容器放电，且电容器右极板与电源负极相连，所以自由电子从a移动到b，电流的方向与电子的方向相反，故流过电流计G的电流方向为b→G→a，故C错误，D正确．。
电磁感应现象中含容电路分析方法
电磁感应现象中含容电路分析方法
电磁感应现象是指电磁场对电路产生的影响。
电磁感应可以通过容电路分析方法来理解。
容电路分析方法是一种用于研究电磁感应现象的理论方法，它将电磁场看作是一个无限大的电容，而线圈或其他电路元件看作是一个电感。
电感与电容之间的相互作用使得电路中的电流和电压随时间发生变化。
容电路分析方法可以用来解决许多电磁感应问题，如线圈的感应电动势、电感的电磁耦合等。
它可以帮助我们理解电磁感应现象的本质，并为我们设计电磁元件和电路提供理论依据。
在容电路分析方法中，我们假设电磁场是一个无限大的电容，线圈或其他电路元件是一个电感。
这个假设使得我们可以用电容和电感的电学特性来描述电磁感应现象。
电容的电学特性主要表现在它的电容值上。
电容值越大，电容就越难通过电流。
电感的电学特性主要表现在它的感抗上。
感抗越大，电感就越难通过电流。
在电磁感应现象中，电磁场与电路元件之间的相互作用使得电路中的电流和电压随时间发生变化。
这个过程可以用容电路分析方法来描述。
电磁感应现象是普遍存在的，它在很多领域都有应用。
比如说，电磁感应原理是电动机和变压器的工作原理，也是无线电波传播的基础。
容电路分析方法可以帮助我们理解这些现象的本质，并为我们设计电磁元件和电路提供理论依据。
含容电路问题求解方法
Җ㊀山东㊀顾化坤㊀㊀含容电路问题是高中物理教学的重点,也是学生学习的难点．近年来,在各种考试中关于含容电路的问题屡屡出现．为更好地突破这个难点,本文试通过分析求解几道例题,总结解题的通式通法,以供参考．１㊀平行板电容器中带电粒子的运动例１㊀如图１所示,E ＝１０V ,r ＝１Ω,R １＝R ３＝５Ω,R ２＝４Ω,C ＝１００μF ．当开关S 断开时,电容器中带电粒子恰好处于静止状态．求当开关S 闭合后,带电粒子加速度的大小和方向．图１开关S 断开时,电阻R １㊁R ２串联,电路中的电流为I １＝E R １＋R ２＋r ＝１０５＋４＋１A＝１A ．电容器两端的电压与电阻R ２两端的电压相等,即U １＝I １R ２＝１ˑ４V＝４V ．此时,电容器中的带电粒子受到的重力和电场力大小相等,设此时电容器内匀强电场的场强为E １,则有m g ＝qE １＝U １dq ．开关S 闭合后,R １被短路,电路中的电流I ２＝E R ２＋r ＝１０４＋１A＝２A．此时,电容器两端的电压仍与电阻R ２两端的电压相等,即U ２＝I ２R ２＝２ˑ４V＝８V ．显然,此时带电粒子受到的电场力大于重力,其方向竖直向上．设此时电容器内匀强电场的场强为E ２,由牛顿第二定律得q E ２－m g ＝ma ,其中E ２＝U ２d．联立以上各式解得a ＝g ．技巧方法㊀在恒定电路中,平行板电容器因带电在内部形成一个电场,不考虑边缘效应,可将此电场看作匀强电场,因此,带电粒子在电容器中的运动实质上就是带电粒子在匀强电场中的运动．２㊀电容器的充放电状态例２㊀如图２所示,当a ㊁b 两点间没有接电容器时,闭合开关S ,灯L 正常发光．断开S ,在a ㊁b 两点间接一个电容较大的电容器C ,再闭合开关S 时,观察到的现象是;闭合一段时间后,再将开关S断开,观察到的现象是．图２在a ㊁b 两点间接电容器,闭合开关S 时,由于电容器处于充电状态,电容器两端的电压从零逐渐增大到灯L 的额定电压,之后电路处于稳定状态．在此过程中,灯L 两端的电压也从零开始逐渐增大,故可观察到灯L 慢慢变亮的现象．电路稳定后再把开关断开,由于电容器处于放电状态,它与灯L 构成回路,电容器相当于电源,电容器放电．随着电容器放电电流逐渐减小,灯L 两端的电压逐渐降低．故断开开关S 后可观察到灯慢慢变暗后熄灭．技巧方法㊀电容器充电时,在电路中因电荷的移动形成电流,电容器两端的电压逐渐增大,通过的电流逐渐减小,所带的电荷量不断增大．在电容器刚充电时,电流最大,当带电荷量达到最大时,充电完毕,电流减小为零．电容器放电时,在电路中因电荷的移动形成电流,电容器两端的电压逐渐减小,通过的电流逐渐减小,所带的电荷量不断减少．在放电过程刚开始时,电流最大,当带电荷量减小为零时,放电完毕,电流减小为零．３㊀判定电路的电流方向例３㊀在如图３所示的电路中,电源电动势E ＝０３１ ５V ,内阻r ＝１Ω,电阻R １＝４Ω,电阻R ２＝R ３＝１０Ω,电容器的电容C ＝５ˑ１０－３F ,则:图３(１)开关S 断开时,电容器的电荷量Q １为多少?(２)将开关S 闭合,通过电流计G 的电荷量q 为多少?电流方向如何?(１)开关S 断开时,R １与R ２串联,电容器两端的电压U C １等于路端电压．根据闭合电路欧姆定律得I １＝E R １＋R ２＋r ＝１ ５４＋１０＋１A＝０ １A ．电容器两端的电压U C １＝I １(R １＋R ２)＝０ １ˑ(４＋１０)V＝１ ４V ．电容器所带的电荷量Q １＝C U C １＝５ˑ１０－３ˑ１ ４C ＝０ ００７C ．(２)开关S 闭合后,R ２与R ３并联再与R １串联,电容器两端的电压U C ２等于电阻R １两端的电压．R ２与R ３并联的总电阻R ２３＝R ２R ３R ２＋R ３＝１０ˑ１０１０＋１０Ω＝５Ω．根据闭合电路欧姆定律知通过电阻R １的电流I ᶄ１＝E R １＋R ２３＋r ＝１ ５４＋５＋１A＝０ １５A ．电容器两端的电压U C ２＝I ᶄ１R １＝０．１５ˑ４V＝０．６V ．电容器所带的电荷量为Q ２＝C U C ２＝５ˑ１０－３ˑ０ ６C ＝０ ００３C ．将开关S 闭合瞬间,通过电流计G 的电荷量q ＝Q １－Q ２＝０ ００４C ．由此可知,开关闭合后,电容器将要放电,电流方向自右向左通过电流计G ．技巧方法㊀判断含有电容器的电路中的电流方向,关键在于弄清电容器是处于充电状态还是放电状态．总之,求解含容电路问题,既要掌握电容器的基本特点,也要熟悉串㊁并联电路的特点,做到能够化简电路,并能熟练灵活地运用处理此类问题的通式通法,实现快速求解．(作者单位:山东省平度市第九中学)Җ㊀山东㊀王现忠㊀㊀从物理学的视角来看,模型法是人们为研究物理问题㊁探究物理事物本身规律而对研究对象所作的一种简化描述．模型法以观察和实验为基础,采用理想化的思维方法,揭示物理现象的本质和内在特性．在高中物理解题教学中,教师可指导学生应用模型法解题,抓住问题的主要因素,将问题由复杂变得简单,从而顺利解决问题,提升学生物理学科核心素养．１㊀物理模型物理作为一门自然科学,主要研究物体最一般的运动规律和物质的基本结构,与其他学科相比较为抽象,结合研究对象的规律建立模型有助于将抽象问题具体化．例１㊀物理兴趣小组研究两名同学在接力赛中直线部分的交接棒过程,甲同学能在加速之后以７m s－１的速度运动,而乙同学从开始运动到接棒过程做匀加速直线运动,为使乙同学顺利接棒且达到合适速度,甲同学在接力区前１０m 处发出信号,乙开始做匀加速直线运动,恰能在接力区被甲追上且速度相同,求乙同学的加速度a 乙及在何处接到棒(已知接力区长度为L ＝２０m )．解答本题需先挖掘研究对象的本质,建立模型,再根据甲㊁乙两名同学的运动情况,建立出质点匀速直线运动和匀加速直线运动两个模型．根据题意得知L 甲＝v 甲t 甲,L 乙＝１２a 乙t ２乙,L 甲＝L 乙＋１０m ,v 乙＝v 甲＝a 乙t 乙,联立各式得t 甲＝t 乙＝２ ８６s ,a 乙＝２ ４５m s －２．结合题意得L 乙＝１２a ２t ２２＝１０m ,即两同学在距接力区起点１０m 处接棒．此题涉及两个模型,匀速直线运动模型和匀加速直线运动模型,主要考查运动学知识㊁牛顿运动定律的应用等,学生通过认真分析,构建出模型,使解题思路变得清晰,易于求解．２㊀实物模型实物模型是指用来代替由具体物体组成的．代表１３。
6、含容电路分析、故障分析
图39
分析与解：由于电灯仍正常发光，说明电源是好的， 电热壶所在的C、D两点间没有发生短路故障。把试 电笔分别插入插座的左、右插孔，氖管均能发光， 说明插座的左、右插孔都与火线相通，说明电热壶 所在的C、D两点间没有发生断路故障。综合分析可 知，故障为导线AB间断路，即C选项正确。
练习：一平行板电容器 C, 极板是水平放置的 , 它和三个可变电阻及电源联接成如图所示的电 路.今有一质量为 m的带电油滴悬浮在两极板之 间静止不动.要使油滴上升,可采用的办法是:
A.增大R1 B.增大R2 C.增大R3 D.减小R2.
解 这 类 题 的 关 键 ： 据 E=U/d 和 C E=4π KQ/(ε .S) 讨论 E 的变化情况。 根据场强的变化情况就可以分析电容 器中带电粒子的受力情况，从而判定 带电粒子的运动情况。
（2）短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有 电压时，再逐段与电路并联；若电压表示数为零时， 该电路被短路，当电压表示数不为零，则该电路不被 短路或不完全被短路。 2、假设法：已知电路发生某种故障，寻示故障发生 在何处时，可将整个电路划分为若干部分；然后逐一 假设某部分电路发生故障，运用电流定律进行正向推 理，推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是 发生在这部分电路；若推理结果与题述物理现象符合， 则故障可能发生在这部分电路；直到找出发生故障的 全部为止。
R1 m R2 R3 E
图19
二、电路故障的分析方法
（一）故障的特点：
1、断路的特点：电路中发生断路，表现为电源电压不 为零而电流强度为零；若外电路中任意两点之间的电 压不为零，则这两点间有断点，而这两点与电源联结 部分无断点。
含电容器问题的电路及运动综合问题
C=Q/U=Δ Q / Δ U
K
R
E I Rr
U=E-Ir
I
E r压200V，两个电容 器完全相同，静电计读数U和电压表读数U’， 以下说法正确的是（ C） V A.U=100V, U’=100V C B.U=0, U’=200V C C.U=200V, U’=0 D.U=100V, U’=0
例题4、如图所示，内壁光滑、内径很小的1/4圆弧管固定 在竖直平面内，圆弧的半径为0.2m，在圆心O处固定一 个电荷量为- 1×10-9 C的点电荷。质量为0.06kg、略小 于圆管截面的带电小球,从与O点等高的A点沿圆管内由 静止运动到最低点B ,到达B点小球刚好与圆弧没有作用 力，然后从B点进入板距d= 0.08m的两平行板电容器后 刚好能在水平方向上做匀速直线运动,且此时电路中的 电动机刚好能正常工作。已知电源的电动势为12V,内阻 为1Ω,定值电阻R的阻值为6Ω，电动机的内阻为0.5Ω. 求（取g=10m/s2,静电力常量k=9.0 ×109 N· m2/C2） （1）小球到达B点时的速度； • （2）小球所带的电荷量； • （3）电动机的机械功率。
含容电路专题探讨
• 核心思想：
1、电容器两端电压如何处理？
把电容器看成一个内阻为无穷大的电压表， 它所测的电压即为电容器两端电压。
2、电容器内场强如何处理？ 根据匀强电场中场强与电压的关系U=Ed，可 以得到电容器内的场强，进而转化为我们之 前所熟悉的受力分析与运动分析问题。 注意变化前后电容器的两极板带电性是否变化。
例题7、如图所示的电路中，两平行金属板A、B水 平放置，两板间的距离d=40cm。电源电动势 E=24V,内电阻r=1Ω，电阻R=15Ω。闭合开关S， 待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以 初速度v0=4m/s竖直向上射入板间。若小球带电 量为q=1×10-2C,质量为m=2×10-2 kg,不考虑空气 阻力。那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大 时，小球恰能到达A板?此时，电源的输出功率 是多大？(取g=10 m/s2)
高二物理电学专题提升专题20含容电路的分析及计算
专题20 含容电路的分析及计算一：专题概述解决含电容器的直流电路问题的一般方法:(1) 不分析电容器的充、放电过程时,把电容器处的电路视为断路,简化电路时可以去掉,求电荷量时再在相应位置补上.(2) 电路稳定后,与电容器串联的电路中没有电流,同支路的电阻相当于导线,即电阻不起降压的作用,但电容器两端可能出现电势差.(3) 电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电.若电容器两端电压升高,电容器将充电;若电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电.(4) 如果电容器与电源并联,且电路中有电流通过,则电容器两端的电压不是电源电动势E,而是路端电压U.(5) 如果变化前后极板带电的电性相同,那么通过每根引线的电荷量等于始、末状态电容器带电荷量之差;如果变化前后极板带电的电性改变,那么通过每根引线的电荷量等于始、末状态电容器带电荷量之和.二：典例精讲1．电容器与滑动变阻器的电路分析典例1：在如图所示的电路中，闭合电键S，将滑动变阻器滑片P向a端移动一段距离，下列结论正确的是A．灯泡L变亮B．电流表读数变大C．电容器C上的电荷量增多D．电压表读数变小【答案】C2．电容与传感器结合的电路分析典例2：如图所示的电路中，R1、R2、R3是固定电阻，R4是光敏电阻，其阻值随光照强度的增强而减小。
当开关S闭合且没有光照射时，电容器C不带电。
当用强光照射R4且电路稳定时，则与无光照射时比较A．电容器C的上极板带正电B．电容器C的下极板带正电C．通过R4的电流变小，电源的路端电压增大D．通过R4的电流变大，电源提供的总功率变小【答案】B3．电容器与二极管电路的分析典例3：如图所示的电路中,电源电动势E=6V,内阻r=1Ω,电阻R1=3Ω,R2=6Ω, 电容器的电容C=3.6μF,二极管D具有单向导电性.开始时,开关S1闭合,S2断开.(1) 合上S2,待电路稳定以后,求电容器上电荷量变化了多少.(2) 合上S2,待电路稳定以后再断开S1,求断开S1后流过R1的电荷量是多少.【答案】(1) 减少1.8×10-6C(2) 9.6×10-6C【解析】(1) 设开关S1闭合,S2断开时,电容器两端的电压为U1,干路电流为I1,根据闭合电路欧姆定律有I1==1.5A,U1=I1R1=4.5V.合上开关S2后,电容器电压为U2,干路电流为I2.根据闭合电路欧姆定律有I2==2A,U2=I2=4V.所以电容器上电荷量变化了ΔQ=(U2-U1)C=-1.8×10-6 C.(或电容器上电荷量减少了1.8×10-6C)(2) 合上S2后,电容器上电荷量为Q=CU2=1.44×10-5C.断开S1后,R1和R2的电流与阻值成反比,故流过电阻的电荷量与阻值成反比,流过电阻R1的电荷量为Q1=Q=9.6×10-6C.三总结提升（1）电路稳定后，电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压。
含容电路的分析与计算
由两个相互靠近的导体组成，能 够储存电能，具有“隔直通交” 的特性。
电容器作用与特性
储存电能
01
电容器能够储存电能，其储存的电能与电容器的电容量和电压
的平方成正比。
隔直通交
02
电容器对直流电具有隔断作用，而对交流电则具有导通作用，
其导通程度取决于电容器的电容量和交流电的频率。
充放电过程
03
电容器在充电过程中储存电能，而在放电过程中释放电能。
电容器将电场能释放，转换为其他形式的能量（如热能、机械能等）。
效率计算方法及优化措施
效率定义
计算方法
选择高性能元器件
优化电路设计
控制策略优化
在含容电路中，效率通 常定义为有用功率与输 入功率之比，用于衡量 能量转换的有效程度。
效率计算涉及对输入功 率、输出功率以及损耗 功率的测量与计算。通 常使用功率计或相关仪 表进行测量，并结合电 路参数进行分析。
报告范围
01
02
03
04
含容电路基本概念
介绍含容电路的定义、特点以 及常见类型等基本概念。
分析方法
详细介绍含容电路的分析方法 ，包括等效电路法、相量法、
复频域分析法等。
计算实例
通过具体的计算实例，展示含 容电路分析方法的实际应用和
计算过程。
结论与展望
总结报告的主要内容和成果， 并展望含容电路未来的发展趋
复杂含容电路稳态分析
含多个电容器的复杂电路 稳态分析
对于含有多个电容器的复杂电路，可以采用 节点电压法或网孔电流法进行分析。首先， 根据电路的连接方式确定各电容器之间的电 压或电流关系；然后，利用基尔霍夫定律建 立电路的方程组；最后，通过求解方程组得 到各电容器上的电压或电流值。
电磁感应中的含容电路问题探析
电磁感应中的含容电路问题探析电压超前电流感性负载是指有些设备在消耗有功功率时还会消耗无功功率。
一般把带有电感参数的负载称之为感性负载。
确切讲，应该是负载电流滞后负载电压一个相位差特性的为感性负载，如变压器，电动机等负载，称为感性负载。
由于感性负载在接通电源或者断开电源的一瞬间，会产生反电动势电压，这种电压的峰值远远大于负载交流供电器所能承受的电压值，很容易引起车用逆变器的瞬时超载，影响逆变器的使用寿命。
因此，这类电器对供电波形的需要较高。
1.定义通常情况下，一般把带有电感参数的负载称之为感性负载。
确切讲，应该是负载电流滞后负载电压一个相位差特性的为感性负载，如变压器，电动机等负载，称为感性负载。
感性负载：是指有些设备在消耗有功功率时还会消耗无功功率。
感性负载：有线圈负载的电路,叫感性负载。
2.释义用电器分为：a.阻性功率。
b.容性功率。
c.感性功率，感性功率和容性功率不搞有用功，除阻性功率外，多数为感性功率，为一组电感，通常用以补偿电路中的容性电流，因此补偿的时候多数就用电容去补偿，从而并使氢铵容性功率（一组电容）改得比氢铵感性功率多。
对于灯具来说，依靠气体导通闪烁的灯具就是感性功率，例如：日光灯、高压钠灯、汞灯、金属卤化物灯等；依靠电阻丝闪烁的属阻性功率，例如：碘钨灯、白炽灯、电阻炉、烤箱、电热水器、热油汀等。
[1]3.应用电磁感应原理制作的大功率电器产品，如电动机、压缩机、继电器、日光灯等等，这类产品在启动时需要一个比维持正常运转所需电流大得多（大约在3-7倍）的启动电流。
4.比如，一台在正常运转时耗电量瓦左右的电冰箱，其启动功率最高达达瓦以上。
[2]电感对电流的变化存有畏惧促进作用。
当穿过电感器件的电流变化时，在其两端产生感应器电动势，其极性就是制止电流变化的。
当电流减少时，将制止电流的减少，当电流增大时，将反过来制止电流的增大。
这使穿过电感的电流无法出现变异，这就是感性功率的特点。
低阻测量时，对于感性负载问题：1避免用脉冲式测量2决定于l/r时间常数。
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练习1.如图所示，C为两极板水平放置的空 气平行板电容器，闭合开关S，当滑动变阻 器R1、R2的滑片处于各自的中点位置时， 悬在电容器C两极板间的带点尘埃P恰好处 于静止状态.要使尘埃P向下加速运动，下列 方法中可行的是（ B ） A．把R1的滑片向左移动 B．把R2的滑片向左移动 C．把R2的滑片向右移动 D．把开关S断开
练习1.如图所示，E=10 V，R1=4 Ω，R2=6 Ω， C=30μF，电池内阻可忽略。 (1)闭合开关S，求稳定后通过R1的电流？ (2)然后将开关S断开，求这以后流过R1的总电荷量？ (3)开关S断开以后，电源还能输出多少电能？ （1）1A 4 （2） 1.2 10 C （3） 1.2 103 C
含电容器闭合电路 问题分析
例1.在如图所示的电路中，R1、R2、R3均 为可变电阻．当开关S闭合后，两平行金 属板MN中有一带电液滴正好处于静止状 态．为使带电液滴向上加速运动，可采取 的措施是 ( B )
A．增大R1 C．减小R3 B．减小R2 D．增大MN间距
例2.如图电路中，电源电动势为E、内阻为r， R0为定值电阻，电容器的电容为C．闭合开 关S，增大可变电阻R的阻值，电压表示数 的变化量的绝对值为△U，电流表示数的变 化量的绝对值为△I，则（ AD ） A．变化过程中△U和△I的比值保持不变 B．电压表示数U和电流表示数I的比值不变 C．电阻R0两端电压减小，减小量为△U D．电容器的带电量增大，增加量为C△U
练习2.如图所示，电源电动势为E，内阻为r， R1、R2、R3、R4均为可变电阻，要使电容 器C1、C2所带电荷量都减小，则可行的方 法是（ B ）A． Nhomakorabea减小R1
B．只减小R2
C．只减小R3 D．只减小R4
练习3.如图所示，M、N是平行板电容器的两个极板， R0为定值电阻，R1、R2为可调电阻，用绝缘细线将 质量为m、带正电的小球悬于电容器内部．闭合电 键S，小球静止时受到悬线的拉力为F.调节R1、R2， 关于F的大小判断正确的是( B ) A．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变大 B．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变小 C．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大 D．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变小