含容电路和电路故障分析

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1、彭兴教案全日制普通高级中学高中物理（第二册）必修加选修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

2、，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?解:(1)当S闭合时间足够长时，C1两端的电压等于R2两端的电压；C2两端的电压等于路端电压回路电流C1两端的电压UC1＝U2＝IR2＝4

3、VC1的带电量为：Q1＝C1UC1＝4×10－6×4C＝1.6×10－5CC2两端的电压UC2＝U＝I（R1＋R2）＝10VC2的带电量为：Q2＝C2UC2＝1×10－6×10C＝1.0×10－5C（2）断开S后，电容器C1通过电阻R2、R3放电；电容器C2通过电阻R1、R2、R3放电，放电电流均流过R2，且方向相同。因此，通过R2的电量为:Q＝Q1＋Q2＝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。电容C＝1μF，R1∶R2∶R3∶R4＝1∶2∶6∶3，则电容a极板所带电量为：（）5彭兴教案全日制普通高

4、级中学高中物理（第二册）必修加选修A、－8×10－6CB、4×10－6CC、－4×10－6CD、8×10－6C解：所以UCD＝6－4＝4V因此a极板带正电荷Q＝CUCD＝4×10－6C【例3】右图电路中，电源电动势E＝10V、内阻忽略不计，定值电阻R1＝4Ω，R2＝6Ω，电容C＝30μF。（1）闭合开关S，电路稳定后通过电阻R1的电流多大？（2）然后将开关S断开，求这以后流过电阻R1的总电量？（3）开关断开以后，电源还输出多少电能？解:(1)闭合开关S后，电路达到稳定时，电容器相当于断路，由闭合电路欧姆定律知，通过R1的电流为(2)断开前,电容器两极上电压等于R2两端

5、的电压，即UC＝IR2＝1×6＝6V电容器的带电量为Q＝CUC＝30×10－6×6＝1.8×10－4CS断开后，电容器两极间电压等于电源电动势E，其带电量为Q’＝CE＝30×10－6×10＝3×10－4C流过R1的总电量等于电容器带电量的增加，即ΔQ＝Q’－Q＝1.2×10－4C（3）开关断开以后，电源又释放的电能为E电＝ΔQE＝1.2×10－4×10J＝1.2×10－3J5彭兴教案全日制普通高级中学高中物理（第二册）必修加选修二、电路故障的分析方法（一）故障的特点：1、断路的特点：电路电压不为零而电流为零。2、短路的特点：有电流通过电路而电压为零。（二）故障的分析方

6、法1、电压表检测法电压表示数为零，说明电压表无电流通过，可能是电压表并联部分无电阻（短路），或该并联电路之外断路（电路中无电流）。如果电压表有示数，说明电压表有电流流过，则该并联电路无断路且该并联电路内无短路。2、假设法已知电路发生某种故障，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，运用电流定理进行正向推理，推理结果若与题述物理现象不符合，则故障可能发生在这部分电路；直到找出发生故障的全部可能为止。3、排除法在明确电路结构的基础上，从分析比较故障前后电路中电流、电压的变化入手，确立故障原因并对电路中元件逐一分析，排除不可能情况，寻找故障所在。针对故障

7、前后电路的两种状态，可根据不同状态物理量间的关系求解有关量。【例1】如图所示，电源电动势为6V，当开关接通时，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分电压是Uad＝0，Ucd＝6V，Uab＝6V，由此可以断定A．L1和L2的灯丝都断了B．L1的灯丝断了C．L2的灯丝断了D．变阻器R断路【例2】如图所示，由于电路中某一电阻发生短路和断路，使L1变暗，L2灯变亮，则故障可能是Ａ．R1短路B．R2断路C．R3断路D．R4短路【例3】如图所示电路中，由于某一电阻断路，使伏特表和安培表读数都发生变化,则下列说法正确的是5彭兴教案全日制普通高级中学高中物理（第二