含容电路和电路故障分析

1、含容电路和电路故障分析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

2、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 .23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C1两端的电压 UC1U2IR 24VC1 的带电量为：Q1 C1UC1 41064C1.6 10 5CC2两端的电压 UC2UI （R1R2）10VC2 的带电量为：Q2 C2UC2 110（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 : QQ1Q21.6 105C1.0 105C2.6 105C【例 2】如图，已知源电动势 E12V，内电阻不计。电容C 1F ，

3、R1R2R3R4 1263，则电容a 极板所带电量为：（）4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6 6C、A、810C B、410 C6C6410D、810C解： UACR1E4VU ADR3E 8VR1R3 R4R2所以UCD 4V因此 a极板64CUCD 6带正电荷 Q410 C【例 3】右图电路中， 电源电动势 E 10V、内阻忽略不计，定值电阻R14，R26，电容 C30F。（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

4、定时，电容器相当于断路，由闭合电路欧5彭兴教案全日制普通高级中学高中物理（第二册）必修加选修姆定律知，通过 R1 的电流为IE1AR1R2断开前 , 电容器两极上电压等于R2 两端的电压，即UCIR2166V电容器的带电量为Q CUC 3010 66 1.8 104C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 3010 6103104C流过 R1 的总电量等于电容器带电量的增加，即QQQ1.2 104C3）开关断开以后，电源又释放的电能为6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E 电 QE1.2 10 410J1.2 103J7彭兴教案全日制普通高级中学高中

5、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8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

6、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 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Uad0，Ucd6V，Uab6V，由此可以断定AL1 和 L2 的灯丝都断了BL1 的灯丝断了9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CL2 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

7、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BR2 断路CR3 断路DR4 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A若 R1 断路，则两表读数都变小B若 R2 断路，则两10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 4】（2001 年上海高考试题）如图所示的电路中，闭合电键，灯 L 1、 L 2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：（

8、A）R1 断路 （B）R2 断路（C）R3 短路 （D）R4 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 R1 断路时，总电阻增大，所以通过电源的总电流减小，灯L 211彭兴教案全日制普通高级中学高中物理（第二册）必修加选修变暗，电流表的读数变小，而路端电压增大，所以 L 1 两端电压增大，灯 L 1 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 L 1 变暗，而路端电压增大，所以 L 2 两端电压增大，灯L 2 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 L 1 变亮，而路端电压减

9、小，所以 L 2 两端电压减小，灯L 2 变暗，因为总电流增加，而通过 L 2 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 L 1 变亮，而路端电压减小，所以 L 2 两端电压减小，灯 L 2 变暗，因为总电流增加，而通过 L 2 的电流减小，电流表的读数变大， 所以 D 选12彭兴教案全日制普通高级中学高中物理（第二册）必修加选修项不正确。5如图所示，电路中L 1、L 2、 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A仅是 L1B仅是L2CL 1和 L 2D 2 和 L3【解析】由 U bd 0，知 L 1 断； U ab0，可知 L 2 断【答案】C【答案】B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