含容電路的解題策略例析

程歡

【摘要】含容電路是電子電路中的重要組成部分，其動(dòng)態(tài)分析是電路設(shè)計(jì)和優(yōu)化的關(guān)鍵，也是高中學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)之一．本文通過具體實(shí)例介紹含容電路的動(dòng)態(tài)分析策略、含容電路的分析與計(jì)算等問題.通過對(duì)含容電路的動(dòng)態(tài)分析和含容電路電荷量的計(jì)算，可以讓學(xué)生更好地理解電路的工作原理和性能，為電路設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供指導(dǎo)，為學(xué)生學(xué)習(xí)電路打好基礎(chǔ).

【關(guān)鍵詞】高中物理；含容電路；電路分析

含容電路是指包含電容器的電路，它廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，如濾波器、放大器、振蕩器等．含容電路的動(dòng)態(tài)分析是指在不同的工作條件下，分析電容器的充放電過程和對(duì)電路性能的影響，電容器兩極板間的電壓發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)致極板上的電荷量也發(fā)生變化，根據(jù)電壓變化情況可以求解流過某一元器件的電荷量．

1 含容電路的動(dòng)態(tài)分析策略

例1 如圖1所示電路中，MN為水平放置的真空電容器，開關(guān)S處于閉合狀態(tài)，電容器中心處靜止一個(gè)帶電質(zhì)點(diǎn)Q，以下分析正確的是（? ）

（A）若開關(guān)由閉合斷開，將有電流由上到下通過R1再經(jīng)R2到達(dá)接地端D流出.

（B）滑動(dòng)變阻器的滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，Q將會(huì)向下運(yùn)動(dòng).

（C）若在電容器中充入某種電介質(zhì)，R2有從左向右的電流通過.

（D）開關(guān)斷開后，向下移動(dòng)極板M，Q所在的位置的電勢(shì)不變.

解析 開關(guān)由閉合斷開，將通過R1、R2構(gòu)成回路放電，不會(huì)流入接地端D，（A）錯(cuò)誤；

滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，回路總電阻增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知電流減小，R1兩端的電壓即電容器的電壓減小，根據(jù)E=Ud可知板間場(chǎng)強(qiáng)減小，重力大于電場(chǎng)力，所以Q將會(huì)向下運(yùn)動(dòng)，（B）正確；

電容器中充入電介質(zhì)，電容增大，板間電壓不變，根據(jù)C=QU可知帶電量增大，通過R2的電流從左向右，（C）正確；

開關(guān)斷開后，電容器將通過R1，R2構(gòu)成回路放電，Q所在處電勢(shì)變?yōu)榱?，（D）錯(cuò)誤.

點(diǎn)評(píng) 當(dāng)回路中的電流或電壓發(fā)生變化時(shí)，會(huì)引起電容器兩極板之間的電壓和兩極板上的電荷量變化，對(duì)電容器實(shí)現(xiàn)了充、放電．如果電容器兩極板間的電壓增大，相當(dāng)于給電容器充電，電荷量增大．

2 含容電路分析與計(jì)算

例2 在如圖2所示的電路中，定值電阻R1=3Ω，R2=2Ω，R3=1Ω，R4=3Ω，電容器的電容C=4μF，電源的電動(dòng)勢(shì)E=10V，內(nèi)阻不計(jì)．閉合開關(guān)S1，S2，電路穩(wěn)定后，則（? ）

（A）a，b兩點(diǎn)的電勢(shì)差Uab=3.5V.

（B）電容器所帶電荷量為1.4×10－6 C.

（C）斷開開關(guān)S2，穩(wěn)定后流過電阻R3的電流與斷開前相比將發(fā)生變化.

（D）斷開開關(guān)S2，穩(wěn)定后電容器上極板所帶電荷量與斷開前相比的變化量為2.4×10－5 C.

4 結(jié)語

含容電路的分析與計(jì)算是電路設(shè)計(jì)和優(yōu)化的重要手段．通過對(duì)含容電路的動(dòng)態(tài)分析，可以更好地理解電路的工作原理和性能，為電路設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供指導(dǎo)．可根據(jù)動(dòng)態(tài)分析的邏輯計(jì)算電容器極板上的電荷量．在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的電路要求選擇合適的分析方法，以獲得準(zhǔn)確的分析和計(jì)算結(jié)果．

參考文獻(xiàn)：

［1］姚亮亮.含容電路的命題與解題策略賞析［J］.高考，2023（03）：56-59.

［2］華明洋.例析電路的動(dòng)態(tài)分析［J］.中學(xué)生數(shù)理化（學(xué)習(xí)研究），2016（11）：25.

［3］姜?jiǎng)?，楊春?電磁感應(yīng)中含容電路的動(dòng)態(tài)分析［J］.物理之友，2015，31（05）：41-43.

［4］司義平.直流電路中變化電路的分析［J］.新課程學(xué)習(xí)（學(xué)術(shù)教育），2009（09）：75-76.