含容电路的分析与计算
含容电路是常见的电路分析题,且有一定难度。
下面对常见的题型进行分析。
电路分析一般规律:
1、部分电路、全电路欧姆定律;串、并联电路的一般关系;电动势与内外电压的关系
2、路端电压与外阻的关系
3、电源输出功率与内外电阻的关系
4、关于对称电路的基本关系
处理含容电路的一般规律:
1、电容器在直流电路中是断路,对电路没有作用,分析时可以等效于拆去电容器,从而简化电路。
2、电容器两极的电压等于与它并联电路的电压。
3、当电容器与电阻串联时,电阻两端不分电压。
例题分析:
例1、如图所示,C1=6μF C2=3μF R1=6ΩR2=3Ω总电压U=18V求:电键K断开时电键两端的电压及电键闭合时电容器电量的变化
解析:当电键断开时,由于电容器的存在,整个电路断路,两电
阻两端没有电压,所以电键上端的电势和D相同,下端和C相同,因
此,电键两端的电压等于C、D两端的电压,等于18v
此时C1两端的电压是18v,所带电量为Q1=6μF×18v=108μC
当电键闭合时,两电阻串联,C1 C2两端的电压分别等于R1 R2两端的电压C1两端的电压U1=2/3U=12V所带电量变为Q2=3μF×12v=36μC
所以,在电键闭合前后,C1所带电量变化为减少了108—36=72ΜC
例2、电容器C极板水平放置,它和三个可变电阻及电源如图连接。
今有一质量为m 的油滴悬浮在两极之间静止不动,要使油滴上升可采取的办法是
解析:由油滴在两极间静止可知,油滴所受电场力方向向上,大小等于其重力。
要使其向上运动,必须增大电场力。
所以要增大两极间电压。
由图可知两极间电压等于R3两端的电压,所以增大R3
或减小R2都能达到目的例3、如图所示的电路中,电键均闭
合,C是极板水平放置的平行板电容器,极板间悬浮着一个油
滴,问断开那一个电键后油滴会向下运动。
解析:要使油滴向下运动,应使电场力减小,则使电容
器极板间场强减小。
因为极板间距和正对面积都不变,所以
需要减小电容器两极板间的电压。
电容器两极板间电压等于R3两端的电压,且与它串联
的电阻不分电压,所以打开S1不会影响电容器的电压;打开S4电容器与电源断开,电压保持恒定;打开S2电容器两端电压变成电源电动势,比原来增大;只有打开S3时电容器放电,最终电压变为零,所以油滴就会向下运动。
例4. 如图所示电路中,电源电动势为,内电阻不计,R1、R2、R3、的阻值都是R,滑动变阻器R4的阻值可在0~2R间调节。
当滑动变阻器的滑片P由其右端开始向左端滑动时,(1)分析和判断电容器C的充、放电情况;(2)分别计算P在右端点和左端点时,电容器C的带电情况。
解析:电容器C的带电量由图中M、N两点的电势差与电容的乘积决定。
如果M点的电势高于N点电势,则C的上板带正电,下板带负电;如果M点电势低于N,则上板带负电,下板带正电;如果M、N两点电势相等,则C不带电。
若电容器两板有电势差,
且电势差逐渐增大,则电容器C在充电,反之则是电容器C放电。
解:(1)电路中有两条电流通路A—M—B和A—N—B。
已知R1= R2= R3=R,R 4在0~2R之间。
当变阻器滑片P在最右端时,R4=0,M点电势低于N点电势,C上有一定的电势差;当滑片P移到R4=R位置时,M、N两点电势相等,C上电势差为零;当滑片P移到变阻器最左端时,R4=2R,M点电势高于N点电势,C上有一定电势差。
电容器C上的电势差的变化是由一定电势差减小到零,以后电势差又增大,所以C上电量是先减小后增大,也就是先放电后充电的过程。
(2)设电容器的电容为C,设B点电势为零
P在右端时,R4=0,M、N两点的电势分别为,。
两点的电势差
,M点电势低于N点电势。
电容器带电量,M板带负电,N板带正电。
P在左端时:,M、N两点电势分别为,。
两点电势差
,M点电势高于N点电势。
电容器带电量,M板带正电,N板带负电。
说明:注意桥式电路中,桥两端电压的求法。