问题 问答题

如图所示的电路中,电源的电动势E=10V,内阻可忽略不计,各电阻的阻值分别为R1=20Ω,R2=30Ω,滑动变阻器的最大阻值R=50Ω,电容器的电容C=20μF,则:

(1)合上电键S,将滑动触头P置于滑动变阻器最左端a点时,电路稳定后电容器的上极板M带何种电荷?所带的电量为多少?

(2)电键S保持闭合,把滑动触头P缓慢地从最左端a点移到最右端b点的过程中,通过导线中D点的电荷量为多大?

(3)滑动触头P移到最右端b点后,断开电键S,电容器放电过程中流过R2的电荷量是多少?

答案

(1)合上电键S,将滑动触头P置于a点时,电容器C与电阻R1并联,

电容器两极板MN间的电压 UC=U1=

R1
R1+R2
E=
20
20+30
×10V=4V

此时电容器上板M带负电,电荷量 Q1=-CUM=2×10-5×4=-8×10-5C

(2)合上电键S,将滑动触头P置于b点时,电容器C与电阻R2并联,电容器两极板MN间的电压 UC′=U2=E-U1=10V-4V=6V

此时电容器上板M带正电,电荷量QM′=CU2=2×10-5×6C=1.2×10-4C

所以这过程中通过D点的电荷量为△Q=QM′+|QM|=1.2×10-4C+8×10-5C=2×10-4C

(3)电键S断开,电容器C通过两并联支路放电,由于并联电路电流与电阻成反比,则通过两个支路的电荷量与电阻也成反比,所以通过R2的电荷量为

Q2=

R1+R
R2+R1+R
QM′=
20+50
30+20+50
×
1.2×10-4C=8.4×10-5C

答:

(1)合上电键S,将滑动触头P置于滑动变阻器最左端a点时,电路稳定后电容器的上极板M带负电荷,所带的电量为-8×10-5C.

(2)电键S保持闭合,把滑动触头P缓慢地从最左端a点移到最右端b点的过程中,通过导线中D点的电荷量为2×10-4C.

(3)滑动触头P移到最右端b点后,断开电键S,电容器放电过程中流过R2的电荷量是8.4×10-5C.

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