含容电路和电路故障分析

1、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

2、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 = 1Q,电阻 R = 3Q, 2Q, R = 5Q，电容器的电容 C =4萨，C2= 1萨。求：（1）当S闭合时间足够长时，C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，C两端的电压等于 R两端的电压；C2两端的电压等于路端电压回路电流I2Ar R1 R2C两端的电压UC1 = Uz= IR2 = 4VC的带电量为：Q = C1g= 4X10X4C= 1.6 x10CC2两

3、端的电压 UC2=U= I （R + F2） = 10VC的带电量为： Q= C2UC2= 1X10一 X10C= 1.OX1OC（2）断开S后，电容器C通过电阻F2、F3放电；电容器C2通过电阻R、R、 R放电，放电电流均流过 R,且方向相同。._5 5 5因此，通过 艮的电量为：Q= Q + Q= 1.6 X10 C+1.0 X10 C= 2.6x10 C【例2】如图，已知源电动势 E=12V,内电阻 不计。电容 C= 1 萨，R： R : F3 : F4= 1 : 2： 6 : 3, 则电容a极板所带电量为：（一 6一 6一 6A、一8乂10一 C B、4X10一C C、一4X10一 C

4、 D、8x106C解：UacRiRR2所以 UC片6 4 = 4V47Uad R3 R4E 8V因此a极板带正电荷Q= CUd=4x10 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 R = 4 Q, R2= 6 Q,电容 C= 30疔。(1) 闭合开关S,电路稳定后通过电阻 r的电流多大？(2) 然后将开关S断开，求这以后流过电阻 R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 R的电流为I1AR R2(2)断开前，电容器两极上电压等于 Ra两端的电压，即U c= IR2

5、= 1 X 6 = 6V电容器的带电量为一 6一 4Q= CU= 30X10 x6= 1.8 x10 CS断开后，电容器两极间电压等于电源电动势E,其带电量为64Q = CE= 30X10 x10= 3x10 C流过 冃的总电量等于电容器带电量的增加，即AQ= Q Q= 1.2 x104c(3) 开关断开以后，电源又释放的电能为一 43E 电=AQE= 1.2 X10 x10J = 1.2 x10 J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

6、，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。2hr

7、【例1】如图所示，电源电动势为6V,当开关接通时，灯泡Li和L2都不亮，用电压表测得各部分电压 是Ud= 0, UCd = 6V, Uab= 6V 由此可以断定A. Li和L2的灯丝都断了B. Li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 灯变亮，则故障可能是A. R短路B. Ra断路C. R3断路D. R4短路电阻发生短路和断路，使Li变暗，L2【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A.若R断路，则两表读数都变小B. 若R断路，则两表读数都变小C. 若R断路，则两表读数都变小D. 若R4断路，则两表

8、读数都变大【例4】（2001年上海高考试题）如图所示的电 路中，闭合电键，灯Li、L2正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯 L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） R断路 （B）R断路（C） R3短路（D）艮短路分析与解：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R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Li两端电压增大，灯 Li变亮，所以A选项正 确。当Rz断路时，总电阻增大，所以通过电源 的总电流减小，灯Li变暗，而路端电压增大，所以Lz两端电压增大，灯Lz变亮， 所以B选项不正

9、确。当R3短路时，总电阻减小，所以通过电源的总电流增大，灯Li变亮，而路端电压减小，所以 Lz两端电压减小，灯 Lz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Li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。D.L 2 和 La5如图所示，电路中Li、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6V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A.仅是LiB.仅是L2C . Li和L2【解析】 由Ud= 0,知Li断；U.b= 0，可知L2断.【答案】C【答案】B4. 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.BCA.