含容电路和电路故障分析.doc

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E12V，内阻r1，电阻R13，R22，R35，电容器的电容C14F，C21F。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C1两端的电压UC1U2IR24VC1的带电量为：Q1C1UC141064C1.6105CC2两端的电压UC2UI（R1R2）10VC2的带电量为：Q2C2UC2110610C1.0105C（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:QQ1Q21.6105C1.0105C2.6105C【例2】如图，已知源电动势E12V，内电阻不计。电容C1F，R1R2R3R41263，则电容a极板所带电量为：（ ）A、8106C B、4106C C、4106C D、8106C解： 所以 UCD644V 因此a极板带正电荷QCUCD4106C【例3】右图电路中，电源电动势E10V、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(2)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 QCUC3010661.8104CS断开后，电容器两极间电压等于电源电动势E，其带电量为 QCE30106103104C流过R1的总电量等于电容器带电量的增加，即 QQQ1.2104C（3）开关断开以后，电源又释放的电能为 E电QE1.210410J1.2103J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：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A仅是L1 B仅是L2 CL1和L2D2和L3【解析】 由Ubd0，知L1断；Uab0，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. BC A. L断路 B. L短路 C. R断路 D. R短路10. 如图所示，电路接通后，灯A和灯B均能正常发光。突然B灯暗了下来，灯A比原来亮了些。设电路中只有一处发生故障，则发生故障的元件是_，故障情况是_。 10. ；断路