張大洪
摘要:電容器在不同情況下引起其帶電量變化、結(jié)構(gòu)變化及交直流電源的變化時,將導致電容器的其它參數(shù)發(fā)生相應變化,這種題型在高考試卷中頻繁出現(xiàn),本文從多方面就電容器的動態(tài)問題作了深入仔細的分析,歸納了相應的處理方法。
關鍵詞:電容器;動態(tài);分析
1直流電路元件參數(shù)變化引起的電容器動態(tài)問題
抓住直流電路中的各元件與電容器連接的相關性,利用電流、電壓、電阻特點及歐姆定律知識即可有效處理,
例1(2018·江蘇卷,8)(多選)如圖1所示,電源E對電容器C充電,當C兩端電壓達到80V時,閃光燈瞬間導通并發(fā)光,C放電,放電后,閃光燈斷開并熄滅,電源再次對c充電,這樣不斷地充電和放電,閃光燈就周期性地發(fā)光,該電路()。
A,充電時,通過R的電流不變
B,若R增大,則充電時間變長
c,若c增大,則閃光燈閃光一次通過的電荷量增大
D,若E減小為85V,閃光燈閃光一次通過的電荷量不變
分析給電容器充電過程中,隨著兩極板問所帶電荷量增多,電路中的電流逐漸減小,選項A錯誤;充滿一次電(即電容器電壓達到80V),電容器增加的電荷量是相同的,即通過R的電荷量Q是一定的;由于電路中電源恒定時,R增大,則電流,I減小,根據(jù)I=()/t可知,充滿一次電所用時間即將變長,選項B正確;若c增大,電容器充滿一次電(即電容器電壓達到80V)時所帶電荷量將增多,即閃光時電容器釋放的電荷量也增多,則通過閃光燈的電荷量也增多,選項C正確;因為C兩端電壓達到80V時,電容器就不再充電,外接電源只要提供電壓等于或超過80V,產(chǎn)生的效果均相同,閃光燈閃光一次通過的電荷量也相同,選項D正確。
2電鍵的開、合導致電容器的充、放電而引起直流電路的參數(shù)變化
抓住直流電路穩(wěn)定時電容器作斷路處理,且在斷路上的電阻只起導體的功能;再利用直流電路的相關知識處理,分析過程中注意各電容器上的電壓和極板的正、負。
例7有一演示實驗,在上下表面均由金屬板做成的玻璃盒內(nèi)放了許多用錫箔紙揉成的小球,當上、下板問加上電壓后小球就上下不停地跳動;現(xiàn)取以下簡化模型進行定量研究,圖7示電容為C的平行板電容器的極板A和B水平放置,相距為d、與電動勢為ε內(nèi)阻不計的電源相連;設二板之間只有一個質(zhì)量為m的導電小球,小球可視為質(zhì)點;已知:若小球與極板發(fā)生碰撞,則碰撞后小球的速度立即變?yōu)?.帶電狀態(tài)也立即改變,改變后小球所帶電荷符號與該極板相同,電量為極板電量的a倍(a<1);不計帶電小球?qū)O板問勻強電場的影響,重力加速度為g;①欲使小球能夠不斷地在二板問上下往返運動,電動勢ε至少應大于多少?②設上述條件已滿足,在較長的時間間隔T內(nèi)小球做了很多次往返運動,求在T時間內(nèi)小球往返運動的次數(shù)以及通過電源的總電量?