Question

如圖所示的電路中E=10V，R_l=4Ω，R₂=6Ω，C=30μF，電池內(nèi)阻可忽略．
 （1）閉合S，示數(shù)穩(wěn)定后通過(guò)R₁的電流．
（2）然后將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，求這以后流過(guò)R₁的電荷量． 
（3）開(kāi)關(guān)斷開(kāi)以后，電源還輸出多少電能？

Answer 1

分析：（1）當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S后，電阻R₁、R₂串聯(lián)，電容器C的電壓等于R₂兩端的電壓，根據(jù)閉合電路歐姆定律求解電流；
（2）開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，根據(jù)歐姆定律求出R₂兩端的電壓，即為電容器板間電壓，再由Q=CU求出電容器所帶電量．開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，穩(wěn)定時(shí)電路中沒(méi)有電流，電容器的電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)，所以電容器的電壓增大，將要通過(guò)R₁充電，流過(guò)R₁的電荷量等于電容器所充電的電量，即兩個(gè)狀態(tài)電量的變化量．由△Q=C△U公式求解；
（3）關(guān)斷開(kāi)以后，電源輸出的電能等于△QE．

解答：解：（1）閉合開(kāi)關(guān)S后，電阻R₁、R₂串聯(lián)，由閉合電路歐姆定律有   I=

E

R1+R2

=1A，即穩(wěn)定后通過(guò)R₁的電流為1A
（2）閉合開(kāi)關(guān)S后，電容器兩端的電壓與R₂兩端的電壓相等，有
   U_C=IR₂=6V
將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后，電容器兩端的電壓與電源的電動(dòng)勢(shì)相等，有
U_C′=E=10V
故流過(guò)R₁的總電量為△Q=C△U=C（U_C′-U_C）=30×10^-6×4C=1.2×10^-4C
（3）開(kāi)關(guān)斷開(kāi)以后，電源釋放的電能E=△QE=1.2×10^-3J
答：
（1）閉合S，示數(shù)穩(wěn)定后通過(guò)R₁的電流是1A．
（2）將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，這以后流過(guò)R₁的電荷量為1.2×10^-4C．
（3）關(guān)斷開(kāi)以后，電源輸出的電能是1.2×10^-3J．

點(diǎn)評(píng)：對(duì)于電容器關(guān)鍵是研究其電壓．當(dāng)電容器與某電路并聯(lián)時(shí)，其電壓就等于所并聯(lián)電路的兩端電壓．