含容电路的计算 整理
含电容的运算放大器电路的计算
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电容的运算放大器电路是一种常见的电子电路,它可以实现电压放大和滤波功能,广泛应用于许多电子系统中。
本文将从基本概念、电路结构、工作原理和计算方法等方面对含电容的运算放大器电路进行详细介绍,帮助读者更好地理解和应用这一电路。
一、基本概念1. 运算放大器(Operational Amplifier,简称Op-Amp)是一种集成电路,具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等特点,广泛应用于电子电路中。
2. 电容是一种存储电荷的元件,具有阻抗与频率成反比的特性,可以用于滤波和信号处理。
二、电路结构含电容的运算放大器电路通常由运算放大器、电容和其它元件组成,其中电容可以用来实现滤波、积分、微分等功能。
三、工作原理1. 电容的作用:电容在运算放大器电路中可以用来滤波、积分、微分等。
在滤波电路中,电容可以与电阻配合,实现低通滤波、高通滤波、带通滤波等功能。
2. 电容的阻抗特性:电容的阻抗与频率成反比,即Zc=1/(jωC),其中Zc为电容的阻抗,ω为角频率,C为电容的电容值。
3. 运算放大器的特性:运算放大器具有高输入阻抗、低输出阻抗、无限大的开环增益等特点,在实际应用中可以近似认为是理想运算放大器。
四、计算方法1. 低通滤波电路的计算:对于低通滤波电路,可以通过电容和电阻的组合来实现。
其传递函数为H(jω)=1/(1+jωR1C1),其中R1和C1分别为电阻和电容的取值。
通过调整R1和C1的取值,可以实现不同的频率特性。
2. 高通滤波电路的计算:高通滤波电路同样可以通过电容和电阻的组合来实现。
其传递函数为H(jω)=jωR2C2/(1+jωR2C2),其中R2和C2分别为电阻和电容的取值。
通过调整R2和C2的取值,可以实现不同的频率特性。
3. 带通滤波电路的计算:带通滤波电路通常采用多级滤波电路进行实现,可以组合低通滤波和高通滤波电路来实现。
可以通过串联或并联的方式组合低通和高通滤波电路,来实现不同的频率特性。
高二物理电学专题提升专题20含容电路的分析及计算(2021年整理)
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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。
含容电路分析(公)
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A.增大R1 B.增大R2 C.增大R3 D.减小R2.
R1 m R2 R3 E
解 这 类 题 的 关 键 : 据 E=U/d 和 E=4π kQ/(ε · S)讨论E的变化情况。根 C 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。 《走向高考》:P230 第10题
同理可得电容C1的电压为:
U=I (R1+R2)=2×(3+2 )V=10 V 所以根据电容的定义式可分别求出电容C1和C2的带电量为: Q1=C1U=4×10-6×10 C=4×10-5 C Q2=C2U2=1×10-6×2 C=2×10-6 C
电容与电场知识的综合问题 :3、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。
R1
C2 C1 R3
R2
求解这类问题关键要知道:电路稳定后,电容器 是断路的,同它串联的电阻均可视为短路,电容 器两端的电压等于同它并联电路两端的电压。
《走向高考》:P230 第6题
解:E=12V,r=1Ω,R1=3Ω,R2=2Ω,R3= 5Ω, C1=4 μF=4×10-6 F,C2=1 μF=1×10-6 F。根据闭合电路的 欧姆定律得到通过R1、R2的电流为: I=E/( R1+ R2+r)=12/(3+2+1) A=2 A 由于电容C2与R2并联,所以根据欧姆定律得到它的电压为: U2=I R2=2×2 V=4 V
U1= UR1 /R= 18×6/(6+3) V=12V
含电容器电路的分析与计算方法
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含电容器电路的剖析与计算方法1、电路稳固后,因为电容器所在支路无电流经过,因此在此支路中的电阻上无电压降,因此电容器两极板间的电压就等于该支路两头的电压。
2、当电容器和电阻并联接入电路时,电容器两极板间的电压与其并联电阻两头的电压相等。
3、电路的电流、电压变化时,将会惹起电容器的充(放)电。
假如电容器两头的电压高升,电容器将充电,反之则放电。
1、如下图,电源两头电压为U=10 V保持不变, R1=Ω, R2=Ω, C= C=30μF.先闭合开关S,待电路稳固后,再将S 断1 2开,则 S 断开后,经过R1的电荷量为( )A.× 10 - 4 CB.× 10 - 4 CC.× 10 - 4 CD.× 10 - 4 C2、如图 16 所示,两个同样的平行板电容器C1、 C2用导线相连,开始都不带电.现将开关S 闭合给两个电容器充电,待充电均衡后,电容器C1两板间有一带电微粒恰巧处于均衡状态.再将开关S 断开,把电容器C2两板稍错开一些( 两板间距离保持不变) ,从头均衡后,以下判断正确的选项是A.电容器C1两板间电压减小B.电容器C2两板间电压增大C.带电微粒将加快上涨D.电容器C1所带电荷量增大3、在如下图,c1=6μ F,c2=3 μ F,R1=3Ω ,R2=6Ω,电源电动势E=18V,内阻不计,以下说法正确的选项是:A. 开关 s 断开时, a、 b 两点电势相等B. 开关 s 闭合后, a, b 两点间的电流时2AC.开关 s 断开时 C1带的电荷量比开关s 闭合后 C1 带的电荷量大D.无论开关s 断开仍是闭合,C1 带的电荷量总比C2 带的电荷量大。
原创1:含容电路的分析与计算
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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
含电容器电路的分析与计算
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含电容器电路的分析与计算电容器是一种重要的电子元件,广泛应用于电路中。
在电容器电路的分析与计算中,我们需要了解电容器的基本原理、参数和特性,以及如何计算电容器电路中的电压、电流和时间常数等。
首先,电容器是一种能够储存电荷的电子元件,由两个导体板和介质组成。
常用的电容器有金属箔电容器、陶瓷电容器和电解电容器等,其容值单位是法拉(F)。
电容器的容量取决于其两个导体板之间的面积、板间的距离和介质的电容常数。
在电容器电路中,电容器的两个导体板分别连接到电路的两个节点,形成一个开回路。
当电容器充电时,电容器两个板之间的电荷会积累,并且在两个板之间形成一个电势差。
根据库仑定律,电容器的电压与其所储存的电荷量成正比。
电容器的电压-电荷关系可以表示为V=Q/C,其中V 是电容器的电压,Q是电容器所储存的电荷量,C是电容器的容值。
在电容器电路中,常用于分析和计算的是RC电路和RLC电路。
1.RC电路:RC电路由电阻和电容器组成,常用于滤波和积分电路。
在RC电路中,电容器会充电和放电,形成一个充放电过程。
当电容器充电时,电流通过电阻,电压逐渐上升。
当电容器放电时,电流从电容器流向电阻,电压逐渐下降。
在RC电路中,电容器的充放电过程遵循指数衰减的规律,其电压变化可以用指数函数来描述。
2.RLC电路:RLC电路由电感、电阻和电容器组成,常用于振荡、滤波和谐振电路。
在RLC电路中,电容器和电感可以形成共振回路,当外部输入信号频率等于回路共振频率时,电流最大。
RLC电路的分析和计算可利用电压-电流关系和频率响应等进行求解。
在电容器电路分析和计算时,我们可以通过以下步骤进行:1.确定电容器电路的拓扑结构:确定电容器的连接方式、电阻和电感的位置等。
2.建立电容器电路的数学模型:通过电压和电流的关系、电容器的电压-电荷关系等,建立电容器电路的数学方程。
3.求解电容器电路的初始条件:根据电路的初始状态,确定初始电荷量、电压和电流。
含容电路的分析与计算
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D.不论开关 S 断开还是闭合,C1 带的电荷量总比 C2 带的电荷量 大
3、含容电路上的电阻
稳定时,与电容器串联的定 值电阻对电路有没有影响?
第二章 恒定电流
含容电路的分析与计算
稳定时,电容器中有“电流”流过吗?
Hale Waihona Puke R1 E,r CR3 R2 bP a
一、含容电路处理方法
1、含容电路的简化
直流电路中,稳定后电容器可视为断路,简化
电路时可先去掉.
R1 E,r C
R2 bP a
如图所示,R 是光敏电阻,当它受到的光照强度增大 时( )
考
向
互
动
探
究
A.灯泡 L 变暗
B.光敏电阻 R 上的电压增大
C.电压表 V 的读数减小
D.电容器 C 的带电荷量减小
2、含容电路的电压 电容器两端电压等于什么?
R1 E,r C
R2 bP a
2、电容器两端的电压:与其并联支路两端的电压相等 可将其当作一理想电压表
(多选)如图所示,C1=6 μF,C2=3 μF,R1=3 Ω,R2=6 Ω, 电源电动势 E=18 V,内阻不计.下列说法正确的是( )
A.增大R1
B.增大R4
C.减小R2
D.减小R3
R4
C2
C1
R2
R3
R1
E,r
3.如图所示的电路中,电源电动势E=3V,内阻忽略不
计,R1=5Ω, R2=4Ω, C=50μF ,先闭后开关S,当电 路稳定后,断开开关,求开关断开后流过电阻R1的电 量?
含容电路分析和计算--杨昌芬
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习题课:含容电路分析和计算——凯里一中:杨昌芬[典例1]电路中E =10 V ,R 1=4 Ω,R 2=6 Ω,C =30 μF.电池内阻可忽略.(1)闭合开关S ,求稳定后通过R 1的电流;(2)然后将开关S 断开,求这以后通过R 1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R 1与R 2串联,C 两端的电压即为R 2两端的电压.由欧姆定律得通过R 1的电流I =E R 1+R 2=104+6A =1 A. (2)S 断开前,C 两端电压U 1=IR 2=6 VC 所带电量Q 1=CU 1=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Q 2=CE =30×10-6×10C =3×10-4 C通过R 1的电量,即为电容器增加的电量[答案] (1)1 A (2)1.2×10-4C [典例2]、如图所示的电路中,R 1=R 2=R 3=8 Ω,C =5 μF ,E =6 V 内阻不计,求开关S 由稳定闭合状态断开后流过R 3 的电荷量?[解析] (1)电路稳定后,电容器所在的支路上无电流通过,因此R 1与R 2串联,C 两端的电压即为R 2两端的电压.由欧姆定律得通过R 1的电流I =E R 1+R 2=3/8 A. (2)S 断开前,C 两端电压U 1=IR 2=3 VC 所带电量Q 1=CU 1=5×10-6×3C =1.5×10-5 C开关S 断开稳定后,总电流为零,电容器两端电压为R 1两端的电压U 1,所带电量Q 2=CU 1=5×10-6×3C =1.5×10-5 C通过R 1的电量,即为电容器增加的电量ΔQ =Q 2+Q 1=3×10-5 C.[典例3].如图所示,已知C =6 μF ,R1=5 Ω,R 2=6 Ω,E =6 V ,r =1 Ω,电表均为理想电表,开关S 原来处于断开状态,下列说法中正确的是( )A .开关S 闭合瞬间,电流表的读数为0.5 AB .开关S 闭合瞬间,电压表的读数为5.5 VC .开关S 闭合后经过一段时间,再将开关S 迅速断开,则通过R 2的电荷量为1.8×10-5 CD .以上说法都不对[解析] 开关S 闭合瞬间,电容器充电,接近于短路状态,I =E R 1+r =65+1A =1 A ,A 错误;电压表的读数U =IR 1=1×5 V =5 V ,B 错误;开关闭合一段时间后,电容器相当于断路,I ′=E R 1+R 2+r =65+6+1A =0.5 A ,此时电容器上电荷量Q =CU 2=CI ′R 2=6×10-6×0.5×6 C =1.8×10-5C ,断开开关S 后,电荷量Q 经R 2释放,故C 正确.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。
《含容电路分析》 知识清单
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《含容电路分析》知识清单一、含容电路的基本概念在电路中,电容器是一种能够储存电荷和电能的元件。
当电容器接入电路时,就形成了含容电路。
电容器的基本结构是由两个相互靠近的导体极板,中间夹一层绝缘介质组成。
电容器所储存的电荷量 Q 与两极板间的电势差 U 的比值,称为电容 C,即 C = Q / U。
电容的单位是法拉(F),常用的还有微法(μF)和皮法(pF)。
在含容电路中,电容器的充电和放电过程是分析电路的关键。
充电时,电流流向电容器,电容器两极板上的电荷量逐渐增加,电势差也随之增大;放电时,电容器储存的电荷通过电路释放,电荷量减少,电势差降低。
二、含容电路的常见类型1、直流含容电路在直流电路中,电容器在充电完成后,相当于断路。
此时,电路中的电流不再通过电容器,电容器两端的电压等于与之并联的部分电路的电压。
2、交流含容电路在交流电路中,由于电流的方向和大小不断变化,电容器会不断地进行充电和放电,从而对电流产生一定的阻碍作用,这种阻碍作用称为容抗。
容抗的大小与交流电的频率和电容器的电容值有关,频率越高、电容越大,容抗越小。
三、含容电路的分析方法1、确定电路结构首先要明确电路中各个元件的连接方式,判断电容器与其他元件是串联还是并联。
2、分析电容器的初始状态如果电容器在电路接通前未充电,则初始状态下电容器两端的电压为零;如果电容器在电路接通前已充电,则要明确其初始电荷量和电压。
3、分析电路的变化过程当电路中的电阻、电源等发生变化时,要根据电路的规律分析电容器两端电压、电荷量的变化。
4、运用相关公式进行计算在分析含容电路时,常用的公式有:Q = CU、I =ΔQ /Δt 等。
四、含容电路中电容器的电荷量和电压变化1、充电过程当电路接通,电源对电容器充电,电容器上的电荷量逐渐增加,电压也逐渐升高。
充电结束时,电容器两端的电压等于电源的电动势。
2、放电过程断开电源,电容器通过电路放电,电荷量逐渐减少,电压逐渐降低。
含容电路和电路故障分析
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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。
含容电路分析计算技巧和实例
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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.。
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。
(完整word版)含容电路的计算

含容电路的计算专题分析含容电路问题是高考中的一个热点问题,在高考试题中多次出现。
同学们要要点提示复习。
1、求电路稳定后电容器所带的电量求解这类问题关键要知道:电路稳定后,电容器是断路的,同它串联的电阻均可视为短路,电容器两端的电压等于同它并联电路两端的电压。
【例1】在图16所示的电路中,已知电容C=2μF ,电源电动势E=12V,内电阻不计,R 1∶R 2∶R 3∶R 4=1∶2∶6∶3。
则电容器极板a 所带的电量为( )A 。
-8×10-6C B 。
4×10-6C C. —4×10-6C D 。
8×10—6C方法点拨:电路稳定后,电容C 作为断路看待,电路等价于R 1和R 2串联,R 3和R 4串联.由串联电路的特点得:211R R ER U AB +=, 即V R R E R U AB 4211=+=同理可得V R R ER U CD8433=+= 故电容C 两端的电压为:V U U U U U AB AD D B ab 4=-=-= 电容器极板a 所带的电量为:C CU Q ab a 6108-⨯==。
即D 选项正确。
2、求通过某定值电阻的总电量【例2】图17中,E=10V ,R 1=4Ω,R 2=6Ω,C=30μF,电池内阻可忽略。
(1)闭合电键K,求稳定后通过R 1的电流。
(2)然后将电键K 断开,求这以后流过R 1的总电量.方法点拨:(1)闭合电键K ,稳定后通过R 1的电流为:A R R EI 121=+=,电容器上电压为IR 2,储存的电量为 Q 1=CIR 2=1.8C 410-⨯(2) 电键K 断开后,待稳定后,电容器上电压为E,储存的电量为:Q 2=CE=3×10—4C 流过R 1的总电量为C Q Q Q 412102.1-⨯=-=∆【练1】在如图18所示的电路中,电源的电动势E=30V ,内阻r=1.0Ω,R 1=10Ω,R 2=10Ω,R 2=30Ω,R 3=35Ω,电容器的电容C=100μF,电容器原来不带电。
含容电路
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含容电路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.电路稳定时电容器的处理方法电容器所在的支路中没有电流,同支路的电阻相当于导线,即电阻不降低电压,是等势体。
电容器两端的电压等于与之并联的支路两端的电压。
3.电容器所带电荷量及其变化的计算(1)利用Q=UC计算电容器所带的电荷量;(2)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初、末状态电容器所带电荷量之差;(3)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。
1.(2016·黑龙江大庆期中)如图所示,U=10 V,电阻R1=4 Ω,R2=6 Ω,电容C=30 μF.(1)闭合开关S,电路稳定后,求通过R1的电流;(2)然后断开S,求这以后流过R1的电荷量.2.如图所示,电源电动势E=12V,内阻r=1Ω,电阻R1=3Ω,R2=2Ω,R3=5Ω,电容器的电容C1=4μF,C2=1μF。
求:(1)当S闭合时间足够长时,C1和C2所带的电量各是多少?(2)然后把S断开,S断开后通过R2的电量是多少?2. (多选)(2015·东北三校二模)如图所示,C1=6 μF,C2=3 μF,R1=3 Ω,R2=6 Ω,电源电动势E=18 V,内阻不计。
下列说法正确的是()A.开关S断开时,a、b两点电势相等B.开关S闭合后,a、b两点间的电流是2 AC.开关S断开时C1带的电荷量比开关S闭合后C1带的电荷量大D.不论开关S断开还是闭合,C1带的电荷量总比C2带的电荷量大3. (多选)(2016·佛山质检)在如图所示的电路中,开关闭合后,灯泡L能正常发光。
当滑动变阻器的滑片向右移动时,下列判断正确的是()A.滑动变阻器R的阻值变小B.灯光L变暗C.电源消耗的功率增大D.电容器C的电荷量增大4.如图所示,电源电动势E=6 V,内阻r=1 Ω,外电路中电阻R1=2 Ω,R2=3 Ω,R3=7.5 Ω,电容器的电容C=4 μF。
高二物理电学专题提升专题20含容电路的分析及计算
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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
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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。
电容器典型习题及含容电路计算
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在含容电路计算中,移相作用是电容器的基本特性之一,通过计算电容器容量和电压的变化, 可以推导出电路中电流和功率的变化规律。
移相作用的应用非常广泛,例如在电力系统中用于提高电力系统的稳定性,在电子设备中用于 实现信号处理和传输等功能。
电容器分类
按照结构分类:固定电容器、可变电容器、半可变电容器 按照介质分类:纸介电容器、油浸电容器、聚合物电容器、陶瓷电容器等 按照用途分类:滤波电容器、耦合电容器、旁路电容器、调谐电容器等 按照容量分类:小容量电容器、大容量电容器
电容器参数
耐压值:电容器能够承受的 最大电压
电容值:表示电容器容纳电 荷的能力
THANK YOU
汇报人:XX
并联:总电容等于各电容 倒数之和
串并联电路的分析方法: 利用串并联关系求解
注意事项:考虑电容器之 间的耦合和影响
含容电路的阻抗
定义:含容电路 的阻抗是指电路 中电容产生的电 抗,用符号Xc表 示。
计算公式: Xc=1/(2πfC), 其中f为交流电的 频率,C为电容 器的电容。
单位:含容电路 的阻抗的单位是 法拉(F),常用单 位还有微法拉 (μF)和皮法拉 (pF)。
电容器可以用于低通滤波器,阻止高频噪声的干扰,同时允许直流或低频信号通过。
在电源电路中,电容器可以起到平滑直流电压的作用,消除纹波,提高电源的稳定性。 电容器还可以用于有源滤波器通过与电阻、电感等元件的配合,实现特定频率范围的滤波功 能。
移相作用
电容器在电路中起到移相作用,通过改变电容器容量,可以改变电路中的相位差。
电容器典型习题解析
电容器串并联习题解析
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含容电路的计算专题分析(高考热点)
1、求电路稳定后电容器所带的电量
求解这类问题关键要知道:电路稳定后,电容器是断路的,同它串联的电阻均可视为短路,电容器两端的电压等于同它并联电路两端的电压。
【例1】在图16所示的电路中,已知电容C=2μF,电源电动势E=12V ,内电阻不计,R 1∶R 2∶R 3∶R 4=1∶2∶6∶3.则电容器极板a 所带的电量为( )
A.-8×10-6C
B. 4×10-6C
C. -4×10-6C
D. 8×10-6C
2、求通过某定值电阻的总电量
【例2】图17中,E=10V ,R 1=4Ω,R 2=6Ω,C=30μF ,电池内阻可忽略.
(1)闭合电键K,求稳定后通过R 1的电流和此时电容器所带的电量.
(2)然后将电键K 断开,求这以后流过R 1的总电量.
【练1】在如图18所示的电路中,电源的电动势E=30V ,内阻r=1.0Ω,R 1=10Ω,R 2=10Ω,R 2=30Ω,R 3=35Ω,电容器的电容C=100μF ,电容器原来不带电.求接通电键K 后流过R 4的总电量.
【练2】图19中电源电动势E=10V ,C 1=C 2=30μF ,R 1=4.0Ω, R 2=6.0Ω,电源内阻可忽略。
先闭合电键K ,待电路稳定后,再将K 断开,则断开K 后流过电阻R 1的电量为 . 3、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。
【例3】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20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R 1
B.增大R 2
C.增大R 3
D.减小R 2
【练4】在如图22电路中,电键K 1、K 2、K 3、K 4均闭合,C 是极板水平放置的平行板电容器,板间悬浮着一油滴P.断开哪一个电键后P 会向下运动?
A.K 1
B.K 2
C.K 3
D.K 4
【练6】两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置,构成一平行板电容器,与它相连接的电路如图24所示,接通开关K ,电源即给电容器充电.( )
A .保持K 接通,减小两极板间的距离,则两极板间电场的电场强度减小
B .保持K 接通,在两极板间插入一块介质,则极板上的电量增大
C .断开K ,减小两极板间的距离,则两极板间的电势差减小
D .断开K ,在两极板间插入一块介质,则两极板间的电势差增大
4、电荷守恒定律与电容的综合问题
【例4】在如图25所示的电路中,电容器A 的电容C A =30μF,电容器B 的电容C B =10μF.在电键K 1、K 2都是断开的情况下,分别给电容器A 、B 充电.充电后,M 点的电势比N 点高5V ,O 点的电势比P 点低5V .然后把K 1、
K 2都接通,接通后M 点的电势比N 点高( ).
A 、10V .
B 、5V .
C 、2.5V .
D 、
4.0V
F
图16
图17
E , 3
图18
图19
图20
图22
图25
图24
E。