3含容电路的分析与计算方法 ppt课件
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．。
含容电路分析(公)
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
12-2含容点电路分析(教学课件)-高中物理人教版(2019)必修第三册
开关S断开且电流稳定时,可等效为如图甲所示电路,所以C两端
的电压与其并联的电阻两端的电压相等,根据串、并联电路中电
压的分配关系可知,电容器两端的电压为 U;闭合开关S,电流再
5
次稳定后,可等效为如图乙所示电路,同理可知,C两端的电压
为
U 3
,根据Q=UC,所以Q1与Q2的比值为
Q1 Q2
U1 U2
1、(多选)在如图所示的电路中,电表都是理想电表,电流表A示 数为I,电压表V示数为U,当滑动变阻器的滑动触片向a端移动时,
下列说法正确的有( BD )
A.电压表V的示数减小 B.电流表A的示数减小 C.电容器C左侧极板带正电 D.电容器C的电荷量增加
解析：选B、D。当滑动变阻器的滑片向a端移动时,电阻R变大, 总电阻变大,总电流减小,所以电流表读数减小。电源的内电压 减小,则路端电压增大,所以电压表V的示数增大,故A项错误,B 项正确;电容器C左侧极板接电源的负极,带负电,故C项错误;电 容器板间电压等于路端电压,则电容器板间电压增大,所带电荷 量增加,故D项正确。
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
解析：选 CD 改变 R1 的阻值时，电容器两极板间的电压 不变，A 错误；把 R2 的滑片向右移动时，电容器两极板间的电 压变大，尘埃 P 向上加速运动，C 正确，B 错误；开关 S 断开 时，电容器两极板间的电压等于电源的电动势，电压变大，尘 埃 P 向上加速运动，D 正确．
E R+r+R 灯
增大,灯泡
L变亮,选项A错误;光敏电阻R上的电压UR=E-I(r+R灯)减小,选
项B错误;电压表V的读数U=E-Ir减小,选项C正确;电容器
(完整)含容电路分析
C R b a A B U C 1 C 2K R 1 R 2 含电容器电路的分析处理含电容器电路的一般规律：1、电容器相当于断路,分析电路结构时可从电路中删去.2、电容器两极间的电压等于与它并联的电路两端的电压.3、与电容器串联支路中的电阻可去掉。
4、当电路发生变化时，电容器两极板间的电压发生变化，其所带电量也将发生相应的变化，即电容器会发生充、放电现象。
1、如图所示，是一个电容器、电池和电阻组成的电路，在将平行板电容器两极板距离增大的过程中 A 。
电阻R 中没有电流B.电容器的电容变小C.电阻R 中有从a 流向b 的电流D.电阻R 中有从b 流向a 的电流2、图中E=10伏,R1=4欧,R2=6欧，C=30微法,电池内阻可忽略.(1)闭合开关K,求稳定后通过R1的电流。
（2)然后将开关K 断开,求这以后流过R1的总电量。
3、在如图所示的电路中，电容器的上极板带正电．为了使该极板仍带正电且电量增大,下列办法中可采用的是A 、增大R1，其他电阻不变B 、增大R2，其他电阻不变C 、增大R3,其他电阻不变D 、增大R4,其他电阻不变4、如图, 问: （1）当开关K 断开时,A 、B 两点的电压U AB 是多少？ （2）当K 闭合后，电容器C 1的带电量变化了多少？—,18,3,6,3,62121V U R R F C F C =Ω=Ω===μμ5、电容器C1、C2和可变电阻器R1、R2以及电源E连接成如图所示的电路。
当R1的滑动触头在图示位置时，C1、C2的电量相等。
要使C1的电量大于C2的电量,应A、增大R2B、减小R2C、将R1的滑动触头向A端移动D、将R1的滑动触头向B端移动。
人教版(新教材)高中物理必修3(第三册)优质课件1：含容电路的分析与计算
答案：C
在求解含有电容器的电路问题时， 首先应弄清电路结构，准确地判断和求出电容器两端的电压． 其有效方法是： 确定电容器与哪个电阻并联，电容器两端电压始终与该电阻两 端电压相同．
例3．如图所示电路中，4个电阻阻值均为R，电键S闭合时，有质量为 m、带电荷量为q的小球静止于水平放置的平行板电容器的正中间．现 断开电键S，则下列说法正确的是( ) A．小球带负电 B．断开电键后电容器的带电荷量减小 C．断开电键后带电小球向下运动 D．断开电键后带电小球向上运动
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
U2
R1
E R2
r
R2
3.5 V
当k接a时，电容器与R1并联，上板带正电，下板带负电。 Q CU1 1.0105 C
当k接b时，电容器与R2并联，下板带正电，上板带负电。 Q CU2 7.0106 C
电容器先放电，后反向充电，所以流过R3的电量 Q Q Q 1.7105 C
思维启迪：将闭合圆环电阻等效为优弧和劣弧的 并联，明确在图示位置时并联电阻最大，然后再 分析滑动头P由m点经n点移到q点的过程中电阻R 两端的电压的变化，最后确定电容器所带电荷量 的变化情况．
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．。
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。
清华电工课件第6讲 三相交流电路
������ሶ ������ ������ሶ ������
������ሶ ������
相量和： ������ሶ ������ + ������ሶ ������ + ������ሶ ������ = ������
三相电源的连接 （1）星形（Y）接法
+
������������
X−
������������ − Z
在日常生活与工农业生产中，我国市电的电压等级： ������p = 220V ������������ = 380V
（2）三角形（Δ）接法
ZA
������������ − +
+ ������������
������ሶ ������������
−
C
Y − ������������+
X B ������ሶ ������������
第6讲 三相交流电路
知识点6.1 三相交流电源 知识点6.2 负载星形连接的三相电路分析 知识点6.3 负载三角形连接的三相电路分析 知识点6.4 三相电路功率 知识点6.5 安全用电常识
电工技术与电子技术1
知识点6.1 三相交流电源
三相电动势的产生
在两磁极中间，放一个线圈。让线 圈（磁场）以ω的转速度顺时针旋转。
������ሶ ������ = ������������ሶ p∠������������°
三角形连接的三相对称电源
������ሶ ������������ = ������ሶ ������������ ������ሶ ������������ = ������ሶ ������������ ������ሶ ������������ = ������ሶ ������������
含容电路
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。
电路的动态分析 含容电路 故障分析(共10张PPT)
C1
A
R2
C2 R1
C
D
B
U
第六页，共10页。
练习：如图所示的电路中，电键S1、S2、S3、 S4均闭合，C是极板水平放置的平行板电容器， 极板间悬浮着一油滴P，欲使P向下运动，应 断开电键( ). C
(A)S1 (B)S2 (C)S3 (D)S4
第七页，共10页。
电路故障的分析
1、电路出现故障有两个原因：（1）短路；（2）断路（包括 导线断路或接触不良、电器损坏等） 2、电路故障的特征：
电压、电功率的变化规律都相同
所谓“串反”，即某一电阻的变化规律与跟它串联的电阻中的电 流、电压、电功率的变化规律都相反。
R1
A
R2
R3
R4
第二页，共10页。
方法三（极端法）：
将滑动变阻器的滑片分别滑到两个端点去分析。
如图所示的电路中，电源内阻不能忽略，电流表、
当电容 电器压两端表电压都降低可时，视电为容器理会放想电，电会形表成放.在滑动变阻器R的滑片P从a端移到b端
的过程中( B ). 支路物理量的变化情况。
（1）电容器所在支路无电流，与电容器直接串联的电阻相当于
(A)V表的示数先增大后减小，A表的示数增大 态，当电容器两端电压增大时，电容器会充电，会形成充电
基本思路是: “部分”到“整体”再到“部分”，即从支路电阻值的变
在用滑电动 流 (B变表)阻连V器接表该R的处的滑后片又示P迅从数速a端产先移生到电增b流端。大后减小，A表的示数减小 当含电有容 电 (C器容)两器V端的表电电压路的降的低分示时析，数电容先器减会放小电，后会形增成放大，A表的示数增大
含有电容器的电路的分析
一、稳态含容直流电路
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。
三相电路PPT
IL
1 U
j0 L
j R
0 L
IS
jQIS
IC j0CU j0RCIS jQIS
其中
Q
R
0 L
R0C
R
C L
Q称为RLC并联谐振电路的品质因数，其量值等于谐
振时感纳或容纳与电导之比。与串联互为倒数。
一、RLC串联谐振电路
图(a)表示RLC串联谐振电路，图(b)是它的相量模型， 由此求出等效阻抗为 ：
Z
(
j )
U I
R j(L 1 ) | Z ( j) | () C
其中:
| Z ( j) |
R 2 (L 1 )2 C
( )
L
arc tan(
1
C
)
R
1. 谐振条件
当 ωL ωC1 0 ，即 ω
若输入和输出属于不同端口时，称为转移函数。
U 2 / I1 和 U1 /称I2为转移阻抗。 I2 / U1 和 I1 / U称 2为转移导纳。 U 2 / U1 和 U1 /称U 2为转移电压比。
I2 / I1 和 I1 / I称2 为转移电流比。
若输入和输出属于同一端口，称为驱动点函数，或策动 点函数。以图示双口网络为例
A
0.01 0.1 .707 1
20logA/dB -40 -20 -3.0 0
2
10 100 1000
6.0
20
40
60
画出的波特图如图所示.
当=C时，20log|H(jC)|=-3dB，常用振幅从最大值下降
到3dB的频率来定义滤波电路的通频带宽度(简称带宽)。例如，
上图所示低通滤波器的带宽是0到C 。
倍频成比例。以上两条直线交点的坐标为(l，0dB)，对应的
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。
3含容电路的分析与计算方法 ppt课件
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2：如图所示，一个水平放置的平行板电 容器C，它和三个可变电阻及电源连接成如图
所示电路．今有一质量为m的带电油滴静止在
两极板之间．要使油滴向上运动，可采用的办 法是：
A.增大R1；B.增大R2； C.增大R3 ；D.减小R2
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3.如图两平行金属板A、B水平放置，两板间的
板?此时，电源的输出功率是多大？(取g=10
m/s2)23W
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
含容直流电路分析方法
1.电路达到稳定时，电容器所在支路相当于断路; 2.电容器所在支路无电流，与其串联的电阻相当于 一段导线； 3.电容器的电压等于与它并联的支路电压。
如图所示的电路中，电源的电动势恒定，要 想使灯泡变暗，可以 （ ）
（A）增大R1 （B）减小R1 （C）增大R2 （D）减小R2
Er
R2
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含容电路问题分析
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精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
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1.在如图所示电路中，电源的电动势E＝3V，内 阻r＝1Ω，电阻R1＝10Ω，R2＝4Ω，R3＝6Ω， R4＝8Ω，电容C＝100μＦ。电容器原来不带电 。求接通电键S后流过R4的总电量。
R2
R4
E.r
R1 C
R3
S
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（A）增大R1 （B）减小R1 （C）增大R2 （D）减小R2
Er
R2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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含容电路问题分析
2020/12/12
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精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
板?此时，电源的输出功率是多大？(取g=10
m/s2)
滑
U滑 I
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R滑)23W
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2：如图所示，一个水平放置的平行板电 容器C，它和三个可变电阻及电源连接成如图
所示电路．今有一质量为m的带电油滴静止在
两极板之间．要使油滴向上运动，可采用的办 法是：
A.增大R1；B.增大R2； C.增大R3 ；D.减小R2
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3.如图两平行金属板A、B水平放置，两板间的
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1.在如图所示电路中，电源的电动势E＝3V，内 阻r＝1Ω，电阻R1＝10Ω，R2＝4Ω，R3＝6Ω， R4＝8Ω，电容C＝100μＦ。电容器原来不带电 。求接通电键S后流过R4的总电量。
R2
R4
E.r
R1 C
R3
S
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期中考题
平行板电容器两板间有匀强电场，两极板间有一个带 电液滴处于静止．当发生下列哪些变化时，液滴将向 上运动 Ａ．将电容器的下极板稍稍下移 Ｂ．将电容器的上极板稍稍下移 Ｃ．将Ｓ断开，并把电容的下极板稍稍向左水平移动 Ｄ．将Ｓ断开，并把电容器的上极板稍稍下移
距离d=40 cm。电源电动势E=24V,内电阻r=1Ω，
电阻R=15 Ω。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=4 m/s竖直向 上射入板间。若小球带电量为q=1×10-2 C,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
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
含容直流电路分析方法
1.电路达到稳定时，电容器所在支路相当于断路; 2.电容器所在支路无电流，与其串联的电阻相当于 一段导线； 3.电容器的电压等于与它并联的支路电压。