题目内容

如图所示,电源电动势E=10V,内阻r=1Ω,R1=3Ω,R2=6Ω,C=30μF.
(1)闭合开关S,求稳定后通过R1的电流.
(2)然后将开关S断开,求电容器两端的电压变化量和流过R1的总电量.
(3)如果把R2换成一个可变电阻,其阻值可以在0~10Ω范围变化,求开关闭合并且电路稳定时,R2消耗的最大电功率.

【答案】分析:(1)闭合开关S,稳定后电容看做断开状态,根据闭合电路欧姆定律求解通过R1的电流.
(2)将开关S断开,电容器两端的电压等于电源的电动势.由Q=CU求出电容器两端的电压变化量,流过R1的总电量等于电容器电量的变化量.
(3)将R1看成电源内阻,R2=R1+r时,R2消耗的电功率最大,由P=公式求解其最大值.
解答:解:(1)稳定时,电容看做断开状态,电路中的电流:I==A=1A
(2)S闭合,电路处于稳定状态时,电容器两端的电压:
   U=IR2=1×6V=6V 
断开后,电容器两端的电压为10V
所以△U=4V
流过R1的总电量为:
△Q=△U?C=4×30×10-6C=1.2×10-4C
(3)当R2=R1+r=4Ω时,R2消耗的电功率最大,P2==6.25W
答:(1)闭合开关S,稳定后通过R1的电流是1A.
(2)电容器两端的电压变化量是4V,流过R1的总电量是1.2×10-4C.
(3)R2消耗的最大电功率是6.25W.
点评:对于含有电容器的电路问题,关键是确定电容器的电压,当电路稳定时,电容器所在电路没有电流,相当于开关断开,电容器的电压等于所并联电路两端的电压.
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