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?
(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=
E=R1 R1+R2
×10V=4V20 20+30
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=
QM′=R1+R R2+R1+R
×1.2×10-4C=8.4×10-5C20+50 30+20+50
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.