一旦电路达到稳定状态

 电容器新闻     |      2019-01-25 02:05

  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。

  (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。

  (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。

  (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( )

  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.

  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;

  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( )

  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.

  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.

  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( )

  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.

  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;

  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)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.

  (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:

  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.

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