含容電路和電路故障分析

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1、彭興教案全日制普通高級(jí)中學(xué)高中物理（第二冊(cè)）必修加選修含容電路和電路故障分析一、含電容電器的分析與計(jì)算方法在直流電路中，當(dāng)電容器充、放電時(shí)，電路里有充、放電電流.一旦電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路中就相當(dāng)于一個(gè)阻值無限大（只考慮電容器是理想的不漏電的情況）的元件，在電容器處電路可看作是斷路，簡(jiǎn)化電路時(shí)可去掉它.簡(jiǎn)化后若要求電容器所帶電量時(shí)，可接在相應(yīng)的位置上.分析和計(jì)算含有電容器的直流電路時(shí)，需注意以下幾點(diǎn)：（1）電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無電流通過，所以在此支路中的電阻上無電壓降，因此電容器兩極間的電壓就等于該支路兩端的電壓.（2）當(dāng)電容器和電阻并聯(lián)后接入電路時(shí)

2、，電容器兩極間的電壓與其并聯(lián)電阻兩端的電壓相等.（3）電路的電流、電壓變化時(shí)，將會(huì)引起電容器的充（放）電.如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電；如果電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電.【例1】如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E＝12V，內(nèi)阻r＝1Ω，電阻R1＝3Ω，R2＝2Ω，R3＝5Ω，電容器的電容C1＝4μF，C2＝1μF。求:(1)當(dāng)S閉合時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)，C1和C2所帶的電量各是多少?(2)然后把S斷開，S斷開后通過R2的電量是多少?解:(1)當(dāng)S閉合時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)，C1兩端的電壓等于R2兩端的電壓；C2兩端的電壓等于路端電壓回路電流C1兩端的電壓UC1＝U2＝IR2＝4

3、VC1的帶電量為：Q1＝C1UC1＝4×10－6×4C＝1.6×10－5CC2兩端的電壓UC2＝U＝I（R1＋R2）＝10VC2的帶電量為：Q2＝C2UC2＝1×10－6×10C＝1.0×10－5C（2）斷開S后，電容器C1通過電阻R2、R3放電；電容器C2通過電阻R1、R2、R3放電，放電電流均流過R2，且方向相同。因此，通過R2的電量為:Q＝Q1＋Q2＝1.6×10－5C＋1.0×10－5C＝2.6×10－5C【例2】如圖，已知源電動(dòng)勢(shì)E＝12V，內(nèi)電阻不計(jì)。電容C＝1μF，R1∶R2∶R3∶R4＝1∶2∶6∶3，則電容a極板所帶電量為：（）5彭興教案全日制普通高

4、級(jí)中學(xué)高中物理（第二冊(cè)）必修加選修A、－8×10－6CB、4×10－6CC、－4×10－6CD、8×10－6C解：所以UCD＝6－4＝4V因此a極板帶正電荷Q＝CUCD＝4×10－6C【例3】右圖電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E＝10V、內(nèi)阻忽略不計(jì)，定值電阻R1＝4Ω，R2＝6Ω，電容C＝30μF。（1）閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后通過電阻R1的電流多大？（2）然后將開關(guān)S斷開，求這以后流過電阻R1的總電量？（3）開關(guān)斷開以后，電源還輸出多少電能？解:(1)閉合開關(guān)S后，電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，電容器相當(dāng)于斷路，由閉合電路歐姆定律知，通過R1的電流為(2)斷開前,電容器兩極上電壓等于R2兩端

5、的電壓，即UC＝IR2＝1×6＝6V電容器的帶電量為Q＝CUC＝30×10－6×6＝1.8×10－4CS斷開后，電容器兩極間電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)E，其帶電量為Q’＝CE＝30×10－6×10＝3×10－4C流過R1的總電量等于電容器帶電量的增加，即ΔQ＝Q’－Q＝1.2×10－4C（3）開關(guān)斷開以后，電源又釋放的電能為E電＝ΔQE＝1.2×10－4×10J＝1.2×10－3J5彭興教案全日制普通高級(jí)中學(xué)高中物理（第二冊(cè)）必修加選修二、電路故障的分析方法（一）故障的特點(diǎn)：1、斷路的特點(diǎn)：電路電壓不為零而電流為零。2、短路的特點(diǎn)：有電流通過電路而電壓為零。（二）故障的分析方

6、法1、電壓表檢測(cè)法電壓表示數(shù)為零，說明電壓表無電流通過，可能是電壓表并聯(lián)部分無電阻（短路），或該并聯(lián)電路之外斷路（電路中無電流）。如果電壓表有示數(shù)，說明電壓表有電流流過，則該并聯(lián)電路無斷路且該并聯(lián)電路內(nèi)無短路。2、假設(shè)法已知電路發(fā)生某種故障，可將整個(gè)電路劃分為若干部分，然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生故障，運(yùn)用電流定理進(jìn)行正向推理，推理結(jié)果若與題述物理現(xiàn)象不符合，則故障可能發(fā)生在這部分電路；直到找出發(fā)生故障的全部可能為止。3、排除法在明確電路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，從分析比較故障前后電路中電流、電壓的變化入手，確立故障原因并對(duì)電路中元件逐一分析，排除不可能情況，尋找故障所在。針對(duì)故障

7、前后電路的兩種狀態(tài)，可根據(jù)不同狀態(tài)物理量間的關(guān)系求解有關(guān)量?！纠?】如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為6V，當(dāng)開關(guān)接通時(shí)，燈泡L1和L2都不亮，用電壓表測(cè)得各部分電壓是Uad＝0，Ucd＝6V，Uab＝6V，由此可以斷定A．L1和L2的燈絲都斷了B．L1的燈絲斷了C．L2的燈絲斷了D．變阻器R斷路【例2】如圖所示，由于電路中某一電阻發(fā)生短路和斷路，使L1變暗，L2燈變亮，則故障可能是Ａ．R1短路B．R2斷路C．R3斷路D．R4短路【例3】如圖所示電路中，由于某一電阻斷路，使伏特表和安培表讀數(shù)都發(fā)生變化,則下列說法正確的是5彭興教案全日制普通高級(jí)中學(xué)高中物理（第二