含容电路和电路故障分析

精品文档 1欢迎下载 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 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 1 电阻R1 3 R2 2 R3 5 电容器的电 容C1 4 F C2 1 F 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 12 2 E IA rRR C1两端的电压UC1 U2 IR2 4V C1的带电量为 Q1 C1UC1 4 10 6 4C 1 6 10 5C C2两端的电压UC2 U I R1 R2 10V C2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 1 F R1 R2 R3 R4 1 2 6 3 则电容 a极板所带电量为 A 8 10 6C B 4 10 6C C 4 10 6C 2 R 1 R E 1 C 2 C S 3 R r 精品文档 2欢迎下载 D 8 10 6C 解 1 12 4 AC R UEV RR 3 34 8 AD R UEV RR 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 4 R2 6 电容C 30 F 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 12 1 E IA RR 2 断开前 电容器两极上电压等于R2两端的电压 即 UC IR2 1 6 6V 电容器的带电量为 Q CUC 30 10 6 6 1 8 10 4C S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 Q Q Q 1 2 10 4C 3 开关断开以后 电源又释放的电能为 E电 QE 1 2 10 4 10J 1 2 10 3J 精品文档 3欢迎下载 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 例例 1 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 例例 2 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 R1短路 B R2断路 C R3断路 D R4短路 例例 3 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 A 若R1断路 则两表读数都变小 精品文档 4欢迎下载 B 若R2断路 则两表读数都变小 C 若R3断路 则两表读数都变小 D 若R4断路 则两表读数都变大 例例 4 4 2001 年上海高考试题 如图所示的 电路中 闭合电键 灯L1 L2正常发光 由于电路 出现故障 突然发现灯L1变亮 灯L2变暗 电流 表的读数变小 根据分析 发生的故障可能是 A R1断路 B R2断路 C R3短路 D R4短路 分析与解 分析与解 首先应对电路进行标准化 如 图所示为其标准化后的电路 当 R1断路时 总 电阻增大 所以通过电源的总电流减小 灯 L2变暗 电流表的读数变小 而 路端电压增大 所以 L1两端电压增大 灯 L1变亮 所以 A 选项正确 当 R2断路时 总电阻增大 所以通过电源的总电流减小 灯 L1变暗 而 路端电压增大 所以 L2两端电压增大 灯 L2变亮 所以 B 选项不正确 当 R3短路时 总电阻减小 所以通过电源的总电流增大 灯 L1变亮 而 路端电压减小 所以 L2两端电压减小 灯 L2变暗 因为总电流增加 而通过 L2的电流减小 电流表的读数变大 所以 C 选项不正确 当 R4短路时 总电阻减小 所以通过电源的总电流增大 灯 L1变亮 而 路端电压减小 所以 L2两端电压减小 灯 L2变暗 因为总电流增加 而通过 L2的电流减小 电流表的读数变大 所以 D 选项不正确 5 如图所示 电路中L1 L2 L3是三盏完全相同的 白炽小灯泡 把它们串联后接在电压恒为 6 V 的电源上 三个小灯泡都正常发光 后来三个小灯泡都不亮了 用 电压表接ac两端时 示数是 6 V 接bd 两端时 电压表 示数为零 接ab两端时 示数也为零 导线连接良好 则灯丝烧断的小灯泡可能是 精品文档 5欢迎下载 A 仅是L1 B 仅是L2 C L1和L2D 2和L3 解析 由Ubd 0 知L1断 Uab 0 可知L2断 答案 C 答案 B 4 如图所示的电路中 闭合 S 以后 灯 L 不亮 用电压表 测得 A B 间电压为零 其原因可能是 4 BC A L 断路 B L 短路 C R 断路 D R 短路 10 如图所示 电路