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如图所示,电源电动势E=6V,内阻r=1Ω,电阻R1=2Ω,R2=3Ω,R3=7.5Ω,电容器的电容C=4μF.开关S原来断开,现在合上开关S到电路稳定,试求:(1)S断开时电容器的带电量;(2)S合上电路稳定
题目详情
如图所示,电源电动势E=6V,内阻r=1Ω,电阻R1=2Ω,R2=3Ω,R3=7.5Ω,电容器的电容C=4μF.开关S原来断开,现在合上开关S到电路稳定,试求:
(1)S断开时电容器的带电量;
(2)S合上电路稳定后电容器的带电量;
(3)这一过程中通过电流表的电荷量和流过电流表的电流方向(回答向上或向下).
(1)S断开时电容器的带电量;
(2)S合上电路稳定后电容器的带电量;
(3)这一过程中通过电流表的电荷量和流过电流表的电流方向(回答向上或向下).
▼优质解答
答案和解析
(1)S断开,C相当于断路,R3中无电流,C两端电压即R2两端电压
电容器的电压 U2=
•R2=
×3V=3V;
电容器的带电量 Q=CU2=4μF×3V=1.2×10-5C,且a板带正电,b板带负电.
(2)S闭合,R1与R2串联后再与R3并联,C两端电压即R1两端电压,由电路分析:
外电路总电阻为 R外=
=
Ω=3Ω
电容器的电压 U1=
•
•R外=
×
×3V=1.8V
电容器的带电量 Q′=CU1=7.2×10-6C.且a板带负电,b板带正电.
(3)据此通过电流表的电量△Q=Q+Q′=1.2×10-5C+7.2×10-6C=1.92×10-5C.
电流方向向上.
答:
(1)S断开时电容器的带电量为1.2×10-6C;
(2)S合上电路稳定后电容器的带电量为7.2×10-6C;
(3)这一过程中通过电流表的电荷量为1.92×10-5C,流过电流表的电流方向向上.
电容器的电压 U2=
E |
R1+R2+r |
6 |
2+3+1 |
电容器的带电量 Q=CU2=4μF×3V=1.2×10-5C,且a板带正电,b板带负电.
(2)S闭合,R1与R2串联后再与R3并联,C两端电压即R1两端电压,由电路分析:
外电路总电阻为 R外=
(R1+R2)R3 |
R1+R2+R3 |
(2+3)×7.5 |
2+3+7.5 |
电容器的电压 U1=
R1 |
R1+R2 |
E |
r+R外 |
2 |
2+3 |
6 |
1+3 |
电容器的带电量 Q′=CU1=7.2×10-6C.且a板带负电,b板带正电.
(3)据此通过电流表的电量△Q=Q+Q′=1.2×10-5C+7.2×10-6C=1.92×10-5C.
电流方向向上.
答:
(1)S断开时电容器的带电量为1.2×10-6C;
(2)S合上电路稳定后电容器的带电量为7.2×10-6C;
(3)这一过程中通过电流表的电荷量为1.92×10-5C,流过电流表的电流方向向上.
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