2012届高考物理恒定电流专题复习教案（二）.docVIP

2012高考复习 电学部分 精讲精练 恒定电流 7 含电容、二极管电路的分析 【课标要求】 1 知道电容器的充放电特性，掌握电容器在直流电路中的作用和有关计算 2．知道二极管的单向导电性，会用多用电表测量二极管的正反向电阻 电容器是一个储能元件，在直流电路中，电容器在充、放电时会形成充、放电电流．当电路稳定后，电容器相当于一个电阻无穷大的元件，与电容器串联的电路处于断路状态．求解含电容器的直流电路问题的基本方法是： （1）确定电容器和哪个电阻关联，该电阻两端电压即为电容器两端电压； （2）当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时，此电路两端电压即为电容器两端电压； （3）对于较复杂电路，需要将电容器两端的电势与基准点的电势比较后才能确定电容器两端的电压； 电路中有关电容器的计算； （4）在充放电时，电容器两根引线上的电流方向总是相同的，所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向；稳定状态时电容器相当于断路； （5）如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差；如果变化前后极板带电的电性改变，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和。 晶体二级管是用半导体材料制成的，它有两个极，一个叫正极，一个叫负极，它的符号如右下图所示． 二极管是用两种不同类型的半导体材料采用一定的工艺方法紧压在一起，形成PN，因此具有单向导电性（如下图），二极管的电学特性有别于电阻，其伏安特性不是线性的，这一点要特别注意。 元件的判断： 二极管具有单向导电性，正向电阻较小（几十欧），反向电阻很大（几十千欧~几百千欧）．如果用欧姆表测得某两点间的正、反向阻值差别很大，那么这两点间应是连接了一只二极管．如果用欧姆表测量某两点间，指针先是大幅偏转，阻值很小，然后指针缓缓返回，最后停在接近“∞”的位置，那么这两点间应是连接了一个电容器，上述指针的偏转和是对电容器充电的过程．总之，一定要了解这些典型器件的电学特性，这是判断的。 【名师点拨】 二极管具有单向导电性，正向电阻较小（几十欧），反向电阻很大（几十千欧~几百千欧）．如果用欧姆表测得某两点间的正、反向阻值差别很大，那么这两点间应是连接了一只二极管．如果用欧姆表测量某两点间，指针先是大幅偏转，阻值很小，然后指针缓缓返回，最后停在接近“∞”的位置，那么这两点间应是连接了一个电容器，上述指针的偏转和是对电容器充电的过程．总之，一定要了解这些典型器件的电学特性，这是判断的． 例1：如图所示,U=10V,电阻R1=3Ω,R2=2Ω,R3=5Ω电容器的电容C 1=4μF, C 2=1μF,求： ⑴ 当k闭合时间足够长时, C1和C 2所带的电量各是多少? ⑵ 然后把k断开，k断开后通过R2的电量是多少? 解析：⑴ k闭合足够长时间后,电路达到稳定, R3两端电压为零 所以U1=UR2=R2U/(R1+R2) =4 V Q1=U1 C 1=1.6×10-5 C U2=U=10 V , Q2=U2 C 2=1×10-5C ⑵ k断开后, C1 C2将通过R1、R2、R3放电,至放电结束,通过R2的电量 Q=Q1+Q2=2.6×10-5 C 点拨：含电容器的直流电路计算电量问题关键是先计算出它的两端的电压． 例2：已知如图，R1=30Ω，R2=15Ω，R3=20Ω，AB间电压U=6V，A端为正C=2μF，为使电容器带电量达到Q =2×10- 6C，应将R4的阻值调节到多大？ 解析：由于R1 和R2串联分压，可知R1两端电压一定为4V，由电容器的电容知：为使C的带电量为2×10-6C，其两端电压必须为1V，所以R3的电压可以为3V或5V．因此R4应调节到20Ω或4Ω．两次电容器上极板分别带负电和正电． 点拨：还可以得出，当R4由20Ω逐渐减小的到4Ω的全过程中，通过图中P点的电荷量应该是4×10-6C，电流方向为向下． 例3：如图所示，电容器C1＝6μF，C2＝3μF，电阻R1＝6Ω，R2＝3Ω，当电键K断开时，A、B两点间的电压UAB＝？当K闭合时，电容器C1的电量改变了多少（设电压U＝18 V）? 解析：在电路中电容C1、C2的作用是断路，当电键K断开时，电路中无电流，B、C等电势，A、D等电势，因此UAB＝UDB＝18 V，UAB＝UAC＝UDB＝18V，K断开时，电容器C1带电量为 Q1＝C1UAC＝C1UDC＝6×10－6×18 U＝1.08×10－4 C． 当K闭合时，电路R1、R2导通，电容器C1两端的电压即电阻R1两端的电压，由串联的电压分配关系得： UAC＝＝12 V 此时电容器C1带电量为：Q1′＝C1UAC＝7.2×10－5V 电容器C1带电量的变化量为：ΔQ＝Q1－Q1′＝3.6×10－5V 所以C1带电量减少了3.6×10－5C 点拨：