含有电容器的直流电路
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。
串联型直流稳压电源电路电容作用

串联型直流稳压电源电路电容作用串联型直流稳压电源电路是一种常见的电源电路,它通过串联电容来实现稳压功能。
电容在直流稳压电路中发挥着重要的作用,它能够提供滤波、稳压和储能功能,确保电源输出的稳定性和可靠性。
首先,电容在直流稳压电路中具有滤波功能。
在电源输入端的电容会平滑输入电压的波动,使得电源输出的直流电压更加稳定。
当电源电压波动时,电容可以储存电荷并在电源电压下降时释放电荷,从而提供稳定的电压输出。
电容的电荷储存特性使得电源电压的纹波得到有效的滤波,减小电源电压的波动幅度。
其次,电容在直流稳压电路中起到稳压的作用。
电容的电流和电压之间的关系可以用电容的电压-电荷公式表示,即Q=CV,其中Q表示电容器的电荷,C表示电容器的电容,V表示电容器的电压。
电容的电压与电压源电压之差(即输入电压和输出电压之差)成反比。
当输入电压上升时,电容会充电,从而增加电容器的电压;当输入电压下降时,电容会放电,从而减小电容器的电压。
通过选择合适的电容容值,可以实现对电压的稳定调节,确保输出电压的稳定性。
此外,电容还可以提供短时间的电源输出能力。
在电源电路中,电容能够储存电荷,当电源电压突然下降或负载电流突然增大时,电容可以迅速释放储存的电荷,提供额外的电流支持,保证电源输出的稳定性。
这在某些需要短时间高电流输出的电子设备中非常重要,如电动机的启动、电子电路的开关动作等。
总的来说,电容在串联型直流稳压电源电路中具有滤波、稳压和储能的作用。
它能够平滑电源输入电压的波动,提供稳定的电压输出;通过电容的电压-电荷关系,实现电压的稳定调节;同时,电容还能够提供短时间的电源输出能力,保证电源电压的稳定性。
在设计电源电路时,选择合适的电容容值和类型是非常重要的,它们会直接影响电源电路的稳定性和性能。
需要注意的是,在使用电容时要合理选择电容的额定电压和容值,以免超过电容的额定值导致损坏。
此外,电容的极性也需要注意,要按照电容的极性标记正确连接,否则可能会引起电容的烧毁或电路的故障。
直流电路中的电容器与电流变化

直流电路中的电容器与电流变化在直流电路中,电容器是一个非常重要的元件。
它具有储存电荷的能力,能够在电路中提供不稳定的电流变化。
本文将论述直流电路中的电容器与电流变化的关系,并探讨其在电路设计和应用中的重要性。
首先,我们来了解电容器在直流电路中的基本特性。
电容器是由两个金属板分隔开,中间有一层绝缘材料,如塑料或陶瓷。
当电容器接通电源时,在两个金属板之间会形成电场。
此时,正电荷将积聚在一个金属板上,负电荷将积聚在另一个金属板上。
当电容器中的电荷达到一定程度时,电流将停止流动。
然而,当电源切换或电压改变时,电容器中的电流将发生变化。
这是因为电容器的电荷储存能力使其能够对电流变化做出响应。
当电压上升时,电容器中的电荷将减少,从而产生电流向外流的效果。
相反,当电压降低时,电容器中的电荷将增加,从而产生电流向内流的效果。
这种电流变化的速度取决于电容器的电容。
电容的大小决定了电荷储存的能力,即一个电容器能够存储的电荷量。
电容的单位是法拉(F)。
较大的电容器能够存储更多的电荷,从而对电流变化做出更快的响应。
因此,在需要对电流变化进行控制或调整的电路中,选择合适大小的电容器至关重要。
此外,电容器在直流电路中还具有滤波作用。
当电容器充电时,它可以平滑电源的波动,从而提供稳定的电流输出。
这在需要保证电流稳定性的电子设备中尤为重要,如计算机和通信设备。
除了以上的基本特性,电容器还可以用于延迟电路或触发器,这是由于电容器的充放电过程可以控制信号的传输时间。
例如,当电容器充电时,它将储存电荷,当电源切断时,放电过程将开始,信号传输时间也就开始延迟。
在电路设计和应用中,正确选择和运用电容器是至关重要的。
首先,根据电流变化的速度和所需的响应时间,选择合适大小的电容器。
其次,根据电路的需求,选择适当的电容材料,如塑料、陶瓷或铝电解电容器。
最后,合理安排电容器的连接方式和位置,以最大限度地发挥其作用。
总之,电容器在直流电路中起到了至关重要的作用。
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。
含电容器电路的分析与计算

含电容器电路的分析与计算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.故选:BD.。
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
专题:含有电容器的直流电路分析

专题:含有电容器的直流电路分析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,在电容器处电路看做是断路,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。
解决含电容器的直流电路问题的一般方法:(1)通过初末两个稳定的状态来了解中间不稳定的变化过程。
(2)只有当电容器充、放电时,电容器支路中才会有电流,当电路稳定时,电容器对电路的作用是断路。
(3)电路稳定时,与电容器串联的电阻为等势体,电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压。
(4)在计算电容器的带电荷量变化时,如果变化前后极板带电的电性相同,那么通过所连导线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之差;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始末状态电容器电荷量之和。
[典例1](2013·宁波模拟)如图1所示,R1、R2、R3、R4均为可变电阻,C1、C2均为电容器,电源的电动势为E,内阻r≠0。
若改变四个电阻中的一个阻值,则()图1A.减小R1,C1、C2所带的电量都增加B.增大R2,C1、C2所带的电量都增加C.增大R3,C1、C2所带的电量都增加D.减小R4,C1、C2所带的电量都增加[解析]R1上没有电流流过,R1是等势体,故减小R1,C1两端电压不变,C2两端电压不变,C1、C2所带的电量都不变,选项A错误;增大R2,C1、C2两端电压都增大,C1、C2所带的电量都增加,选项B正确;增大R3,C1两端电压减小,C2两端电压增大,C1所带的电量减小,C2所带的电量增加,选项C错误;减小R4,C1、C2两端电压都增大,C1、C2所带的电量都增加,选项D正确。
[答案]BD[典例2](2012·江西省重点中学联考)如图2所示电路中,4个电阻阻值均为R,电键S闭合时,有质量为m、带电量为q的小球静止于水平放置的平行板电容器的正中间。
含电容器直流电路分析计算问题

含电容器直流电路的分析与计算问题摘要:初次接触电路问题的中学生在利用欧姆定律和串、并联电路的特点进行定性分析和定量计算时,往往觉得很”繁”、很”乱”、很”难”。
其实,解决电路问题的关键在于掌握思路和方法:一般是先对电路进行变形、整理,组成简单的串、并联电路,然后利用欧姆定律及串联的特点建立方程。
学生的问题大多不是出在电路分析阶段,而是建立方程阶段。
关键词:含电容器,直流电路;分析,计算中图分类号:g633.7 文献标识码:e 文章编号:1006-5962(2013)01-0194-01电学是中学物理的重点,也是难点。
欧姆定律又是电学的基础。
初次接触电路问题的中学生在利用欧姆定律和串、并联电路的特点进行定性分析和定量计算时,往往觉得很”繁”、很”乱”、很”难”。
其实,解决电路问题的关键在于掌握思路和方法:一般是先对电路进行变形、整理,组成简单的串、并联电路,然后利用欧姆定律及串联的特点建立方程。
学生的问题大多不是出在电路分析阶段,而是建立方程阶段,在教学中,发现学生”乱”就乱在不知先用哪个公式算什么量.后用哪个公式算什么量。
往往花很长时间还理不出头绪,于是,越想越糊涂,简单的问题也变难了,当然解决不了,怎么办呢?很简单,只要有一种能迅速获得计算结果的方法就行了。
本文以两个用电器串、并联电路为例,介绍一种简单快捷的电器计算方法。
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情况)的元件,电容器所在支路可视为断路,简化电路时可去掉,简化后若要求电容器所带电荷量,可接在相应的位置。
【例1】如图1所示,两个电阻r1=5ω,r2=10ω,两电容器c1=5μf,c2=10μf,电路两端电压恒定,u=18v,求:(1)当s断开时,a、b两点间的电压为多大?(2)当s闭合时,两电容器的带电量分别改变了多少?【解析】(1)直流电不能通过c1、c2,所以当s断开时,电路中无电流。
含容电路分析

含容电路分析作者:徐万均来源:《中学生数理化·教与学》2012年第03期电容器是一个储存电能的元件.在直流电路中,当电容器放电时,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,含电容器的电路可看做是断路,简化电路时可去掉它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.电路中的电流、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例1 如图1,电源电压恒定,接通开关的瞬间,流过电阻R的电流方向是从;平行板电容器充电稳定后,在将两极间的距离增大的过程中,通过电阻R的电流方向是从;如果电容器充电平衡后,先断开开关,再将两极间的距离增大,在此过程中,R上(有或无)电流通过分析:判断电容器充、放电的过程,电路中电流的方向关键是看电容器极板的电量是增多还是减少,如果增多则电流从负极板到正极板,如果减少,则电流方向由正极板向到极板.如果电量不变,则电路中不会有电流答案:从A到B 从B到A 无例2 如图2,电容器上极板带正电荷,为了使该极板仍带正电荷且电荷量增大,下列方法中可采用的是()A.增大,其他电阻不变B.增大,其他电阻不变C.增大,其他电阻不变D.增大,其他电阻不变分析:由可知,电容器电容不变,在不改变极板电性时增加极板电荷量,就要增加两极板的电势差.在本题中只要找到电容器两极所在位置的等势点即可解:由△-知,一是在不变的情况下,增加;二是在不变的情况下,减少.由图可知,与串联分压,-(,不变),-(,不变)①在保持其他电阻不变情况下,增大,两端电压升高,升高,符合题意;②在保持其他电阻不变情况下,减小,两端电压减少,升高,符合题意由图可知,与串联分压,-(,不变),-(,不变)①在保持其他电阻不变情况下,增大,两端电压升高,减少,符合题意;②在保持其他电阻不变情况下,减小,两端电压减少,减少,符合题意答案为、例3 在图3所示的闪光灯电路中,电源的电动势为E,电容器的电容为C.当闪光灯两端电压达到击穿电压U时,闪光灯才有电流通过并发光.正常工作时,闪光灯周期短暂闪光,则可以判定()A.电源电动势E一定小于击穿电压B.电容器所带的最大电荷量一定为C.闪光灯闪光时,电容器所带的电荷量一定增大D.在一个闪光灯周期内,通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等分析:闪光灯正常工作时有两个过程:一个是熄灭时处于断路状态,此时电容器充电,两极板间电压增大,直到最大值U;另一个是闪光灯电压达到U时开始闪光,电路导通后电容器开始放电.在同一个周期内,电容器全部放完电.答案为.。
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
创新微课 现在开始
含容电路问题
含容电路问题
创新微课
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
创新微课
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
创新微课
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
创新微课
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 )
2.7含电容器的直流电路分析1

含电容器的直流电路分析刘玉平一、教学目标(一)知识与技能、能够应用闭合电路的欧姆定律进行计算,学会分析含电容器的直流电路的基本方法。
1、能够应用闭合电路的欧姆定律进行计算,学会分析含电容器的直流电路的基本方法。
、通过对含电容器的直流电路的分析,培养学生分析、判断、推理的能力。
2、通过对含电容器的直流电路的分析,培养学生分析、判断、推理的能力。
(二)过程与方法通过对含电容器的直流电路的分析,培养学生分析、判断、推理的能力。
通过对含电容器的直流电路的分析,培养学生分析、判断、推理的能力。
(三)情感、态度与价值观通过本节课教学,加强对学生科学素质的培养,通过探究物理规律培养学生的创新精神和实践能力践能力二、教学重点学会应用闭合电路的欧姆定律解决含电容器的直流电路问题。
学会应用闭合电路的欧姆定律解决含电容器的直流电路问题。
三、教学难点含电容器的直流电路的分析、判断。
11、推导闭合电路欧姆定律,应用定律进行有关讨论。
含电容器的直流电路的分析、判断。
四、教学用具滑动变阻器、电压表、电流表、电键、导线若干滑动变阻器、电压表、电流表、电键、导线若干五、教学过程(一)含电容器的直流电路的一般规律1、电容器在直流电路中是断路,对电路没有作用,分析时可以等效于拆去电容器,从而简化电路。
2、当电容器两极板之间的电压升高或者降低时,电容器充电或者放电电路中有短暂的电流。
3、电容器两极板间的电压等于与它并联的电路的电压。
4、当电容器与电阻串联时,电阻两端不分电压。
5、电路分析的一般规律1)分电路、全电路欧姆定律;串、并联电路的一般关系;电动势与内外电压的关系2)端电压与外阻的关系3)源输出功率与内外电阻的关系4)于对称电路的基本关系(二)电路例析电容器起隔断直流电作用概念的运用一.电容器起隔断直流电作用概念的运用【例1】如图所示的电路中,电源电动恒定,要使灯泡变暗,可以(A D )(A)增大R1(B)减小R1(C)增大R2(D)减小R2因为电路稳定时,含有电容器解析:因为电路稳定时,含有电容器的支路相当于断路,因此可以画出等效电路。
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.。
2020年高考物理双基突破(二)专题03含电容器电路精讲

专题03 含电容器电路在直流电路中,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,电容器所处电路可看做是断路,简化电路时可去掉它,简化后若要求电容器所带电荷量时,可接在相应的位置上。
一、电容器在电路中的连接方式1.串接:如图所示,R和C串接在电源两端,K闭合,电路稳定后,R相当于导线,C上的电压大小等于电源电动势大小。
2.并接:如图所示,R和C并接,C上电压永远等于R上的电压。
3.跨接:如图所示,K闭合,电路稳定后,两支路中有恒定电流,电容器两极板间电压等于跨接的两点间的电势差,即二、分析和计算含有电容器的直流电路时,需注意以下几点:1.电路的简化:不分析电容器的充、放电过程时,把电容器所处的支路视为断路,简化电路时可以去掉,求电荷量时再在相应位置补上。
2.处理方法:(1)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,即电阻不起降低电压的作用,与电容器串联的电阻视为等势体。
电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压。
(2)当电容器和电阻并联后接入电路时,电容器两极板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。
3.含电容器电路问题的解题思路分析和计算含有电容器的直流电路时,关键是准确判断和求出电容器两端的电压,其具体方法是:第一步——理清电路的串、并联关系。
第二步——确定电容器两极板间的电压。
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。
或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。
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。
在电容器充电和放电的过程中,欧姆定律等电路规律不适用,但对于充电或放电完毕的电路,电容器的存在与否不再影响原电路,电容器接在某一支路两端,可根据欧姆定律及串、并联规律求解该支路两端的电压U。
(完整版)含电容器电路的归类分析.docx

含电容器电路的归类分析山东潍坊寒亭一中 张启光 李瑞芳(邮编 261100)电容器是一个储能元件, 在直流电路中, 当电路稳定后, 电容器相当于一个阻值无限大 的元件,含有电容器的支路看作断路,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 所示电路中, 已知电容器的电容C=2F ,电源电动势 E=12V ,内阻不计,R 1 : R 2 : R 3 : R 4 =1:2:6:3 ,则 S 闭合时电容器 a 板所带电荷量为 ()A .- 8×106CB . 4× 10 6C1a2RRC .-4×10 6CD . 8×10 6 CR 3b R 4解析 :电源内阻不计则路端电压为12V ,电路稳定后电容器相当于断路,由串联正比分压有U 1 R 11 ,则U 2=8V ,同理SU 2 R 2 2图 1U 3 R 3 2,则U 4 =4V ,取电源的负极电势为零,则a 板电势为 8V ,b 板电势为 4V ,U 4R 41故电容器两极板间电势差U = 4V , a 板带正电荷 qCU =8×10 6C ,正确答案为D .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 R 1= R 2= R 3 =8,电容器电容 C=5F ,1R 3电源电动势 E=6V ,内阻不计, 求电键 S 由稳定的闭合状态断开后流过R 3 的Ra b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 2SR 2 两端,电源内阻不计,由串联正比分压得U 2 = 3V , b 板带正电,电荷量Q =CU = 15× 10 6R和 R 串联,电容器通过图 2C ;电键断开后电路结构为122R 并在 R 两端,则电容器两端电压为U 1 = 3V ,b 板带负电,电荷量 QCU 1=15×106 C ,31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, R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 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;R 1R 2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R 3S·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4R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.图 3解析 :电键 S 闭合时 R 1 、 R 3 并联后与 R 4 串联( R 2 中没有电流通过) ,电容器并在 R 42E ,对带电小球有 mg U C,解得 E3mgd上,U C = U 4 =q.电键 S 断开时, 仅 R 1 、3d2qR 4 串联,电容器仍并在R 4上,U CE,故小球向下运动,设小球与下极板碰撞后带电荷2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mgdqU Cq U C =0,综合解得 q7q 22.6点评 :分析和计算含有电容器的直流电路问题, 关键是准确地判断和求出电容器两端的电压,具体方法是:( 1)明确电路结构,确定电容器和哪部分电路并联,该电路两端电压就是电容器两端电压.(2)当电容器与某一电阻串联后接入电路时,此支路中没有电流,所以与电容器串联的电阻看成导线,电路两端的电压就是电容器两极板间电压.(3)对于较复杂电路,需要将电容器两端的电势与基准点的电势比较后才能确定电容器两端的电压.。
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。
含有电容器的直流电路

含有电容器的直流电路一、教学目的1.通过实验和例题的计算理解在直流电路中加入电容器对电路的影响。
2.学会利用比较的方法来判断电路动态变化问题。
二、重点和难点1.重点:含电容电路的计算。
2•难点:①稳定状态下,电容支路上的电阻无电压降;②对电容充放电过程的理解及充放电量的计算。
三、教具电流表,电压表,三个电阻,电容器一个,开头一个,干电池两节,导线。
四、主要教学过程(一)引入新课复习直流电路的相关知识。
1. 全电路欧姆定律l=E/ (R+r)2•电阻串并联的基本特性。
练习:如图,R=4Q, R=6Q,民=3Q, E=100.5 Q , r=0。
求S 闭合前后U i/U x i=?(6/7 )如果把R3支路加上一个C=30uF的电容器,又会怎样?为此,我们来复习一下电容器的有关知识。
1.电容的定义:C=Q/U=A Q/ △ U2•能充上电的条件是电容器接在与其有电势差的电路上。
电路有变化时,如电路中S打开、闭合时,我们怎么去讨论?(二)教学过程例1 •如图,求:(1)闭合开关S,求稳定后通过R 】的电流;(2)将开关S断开,求这以后通过R 1的总电量。
分析:(1) S断开状态:(目前状态)提问:①电势的高低情况;②电流的情况;③电容器极板带电情况。
请学生逐一回答。
在图上用不同颜色的粉笔标明电势的不同。
问:进一步提问,为什么这样?R两端的电势是否相同?答:R两端电势相同。
因为没有构成回路,所以电路中各处电流强度均为零,所以可画出等势的情况及带电情况。
问:为什么电流强度为零?答:因为有电流的一个重要条件就是有电势差。
必须明确的一点:在电路刚接上时,相当于把电容器接在了电源上,即有一定的电势差,所以此时有瞬时的电流,当储电完毕时,不能再往里装电荷了,所以不再有电流。
这样,就可得刚才得到的结论,前提是S断开达到稳定状态时。
此时U C=E=10V U1=0V。
闭合开关会出现什么现象?提示:电容器带电量发生了变化,由此我们可以判断电流的情况?请学生分析。
运放 电容 直流通路

运放电容直流通路
运算放大器(Operational Amplifier,简称运放)是一种电子电路元件,它可以对输入信号进行放大和处理。
在运放电路中,常常会使用电容来实现直流通路。
直流通路是指在直流信号下,信号可以通过的电路路径。
在运放电路中,直流通路通常用于实现滤波器、积分器、微分器等功能。
为了实现直流通路,需要在运放的输入端和输出端之间添加电容。
当运放的输入信号为直流信号时,电容会阻止直流信号通过,而允许交流信号通过。
这是因为电容的阻抗随着频率的增加而减小,所以在高频下,电容的阻抗很小,交流信号可以通过;而在低频下,电容的阻抗很大,直流信号无法通过。
在运放电路中,通常会使用反馈电容来实现直流通路。
反馈电容连接在运放的输出端和输入端之间,它可以将输出信号的直流分量反馈到输入端,从而实现直流通路。
需要注意的是,在使用电容实现直流通路时,需要选择合适的电容值和电容类型,以确保电路的性能和稳定性。
同时,还需要考虑电容的等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)对电路性能的影响。
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含有电容器的直流电路
一、教学目的
1.通过实验和例题的计算理解在直流电路中加入电容器对电路的影响。
2.学会利用比较的方法来判断电路动态变化问题。
二、重点和难点
1.重点:含电容电路的计算。
2.难点:①稳定状态下,电容支路上的电阻无电压降;②对电容充放电过程的理解及充放电量的计算。
三、教具
电流表,电压表,三个电阻,电容器一个,开头一个,干电池两节,导线。
四、主要教学过程
(一)引入新课
复习直流电路的相关知识。
1.全电路欧姆定律I=E/(R+r)
2.电阻串并联的基本特性。
练习:如图,R1=4Ω,R2=6Ω,R3=3Ω,E=100.5Ω,r=0。
求S1闭合前后U1/Uˊ1=?(6/7)
如果把R3支路加上一个C=30uF的电容器,又会怎样?
为此,我们来复习一下电容器的有关知识。
1.电容的定义:C=Q/U=ΔQ/ΔU
2.能充上电的条件是电容器接在与其有电势差的电路上。
电路有变化时,如电路中S打开、闭合时,我们怎么去讨论?
(二)教学过程
例1.如图,求:(1)闭合开关S,求稳定后通过R1的电流;(2)将开关S断开,求这以后通过R1的总电量。
分析:(1)S断开状态:(目前状态)
提问:①电势的高低情况;②电流的情况;③电容器极板带电情况。
请学生逐一回答。
在图上用不同颜色的粉笔标明电势的不同。
问:进一步提问,为什么这样?R1两端的电势是否相同?
答:R1两端电势相同。
因为没有构成回路,所以电路中各处电流强度均为零,所以可画出等势的情况及带电情况。
问:为什么电流强度为零?
答:因为有电流的一个重要条件就是有电势差。
必须明确的一点:
在电路刚接上时,相当于把电容器接在了电源上,即有一定的电势差,所以此时有瞬时的电流,当储电完毕时,不能再往里装电荷了,所以不再有电流。
这样,就可得刚才得到的结论,前提是S断开达到稳定状态时。
此时U C=E=10V U1=0V。
闭合开关会出现什么现象?
提示:电容器带电量发生了变化,由此我们可以判断电流的情况?请学生分析。
此时,形成了闭合电路,稳定后U C=U R2=6V,即R3、C支路可视为断路。
U1=4V,也就是说电容器的带电量减少了,它要放电,有一系列的调整过程,最终达到稳定,再次画出等电势的情况。
Q=CU C=CU2=3X10-5X6=1.8X10-4C
通过R1的电流:I=E/(R1+R2)=10/10=1A
(2)再将开关断开,会出现什么变化?
肯定会有电量的改变,但最终稳定后,又相当于将电容器接在了电源上,与开始分析的那个状态是一致的。
Qˊ=CU=CE=3X10-5X10=3.0X10-4C
问:电量增加了,谁提供的?
答:应是电源提供的,多出的电量均从电源通过R1提供,充完电后,又无电流。
故断开S,通过R1的总电量为ΔQ=Qˊ�Q=1.2X10-4C
提问:R3对计算有无影响?
答:没有,因为稳定后无电流流过该支路,所以U R=IR3=0。
是不是这样,可以用一个实验来看看。
介绍实验电路图:
这个电路与例题中的电路差不多,只是把R3换成一电流表,充当一个电阻,R1、R2换成灯泡L1、L2。
操作及观察到的现象:
1.电路连接好,打开S,把C再接入,会看到电流表指针向右偏一下,说明有瞬时电流,属于充电过程。
2.接通S,电流表指针向左偏,然后回到零位置,L1、L2灯亮,说明电容器放电,再用电压表连接两表笔,分别涮U AB,U BD,会发现U AB=U BD,说明A、B点等势,也就是说,电路中接不接R3,在计算电量时效果是相同的。
3.断开开关,现象是电流表指针向右偏说明电容器又被充电,进而也可知电容器两极板间的电压在增大。
小结:
1.充放电是一个动态变化过程,求电量的增量只需找两个稳定态,则ΔQ=Q前�Q后。
2.两极板间如果电压增大,则电容器被充电;两极板间如果电压减小,则电容器被放电。
以上研究的是极板上电量的变化,那么如果是平行板电容器,充电后,则在两板间存在一个静电场,可以利用该电场使带电粒子加速或偏转。
例2.如图所示电路,平行板电容器极板水平放置,今有一质量为m的带电油滴悬浮在两板之间静止不动,现要油滴向上运动,可采用的方法是_____________。
分析:该电路图可以改画成如下形式:
问:由题目给的已知条件,可以知道些什么?
答:因为油滴静止不动,故qE=mg
由电路情况可知,两极板带电情况为上+下�(画出等势部分),所以油滴带负电,还可以知道U C=U R4问:电容器取下,对电路有无影响?
答:没有影响,因为此电路稳定后可视为断路。
问:现要使油滴上移,实质上是要判断什么?
答:因为油滴受两个力,而mg恒定不变,所以只需qE↓,而最终是要R4两端电压增大。
请同学分析,若R1增大,结果如何?
在学生回答同时,给出关系图。
R1↑→I↑→U CD↓I CM↓→I MD↑→U MD↑→U MC↓
还有没有其它可行的方法?
最终答案:R1↓或R2↑或R3↓。
(三)课后小结
今天这节课我们所研究的是含有电容器的直流电路,对于电容器的作用可从两方面来说:①利用其电场;
②利用电容器对电路的某种调节作用。
当电路某部分变化时,电路中的电流往往也会随之变化,且是很复杂的,我们无法研究这个过程中的细节问题。
研究它的方法,我们只能采用抓住稳态过程进行对比,来判断其变化。
如果要计算实际的量值,不妨就把有电容器的支路视为断路再计算,这样不会影响其结果。
五、说明
此专题是一个较为复杂的问题,采用实验可以使学生对它有较深的理解。