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简答题 物理化学综合
2012-09-28

在图7-9所示的电路中,r=0.2 Ω,R1=2 Ω,R2=1.8 Ω,R3=R4=2 Ω,平板电容器的电容C=1×10-8F,两板间距离d=0.2 mm.求:
(1)电容器所带的电量;
(2)电容器两板间的电场强度.

参考答案

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答案解析

(1)外电路是R3、R4并联后再与R1、R2串联的混联电路.
设R3、R4的并联电阻为R34,则

因为R3=R4,代入上式得

外电路的总电阻为
R=R1+R2+R34=(2+1.8+1)Ω=4.8 Ω
由闭合电路的欧姆定律知

把已知数值代入得

由图7-9知,电容器并联在R2和R34的串联电路上,因此它两端的电压为
U=I(R2+R34)
=0.8×(1.8+1)V=2.24 V
再由电容器公式
Q=CU
得电容器的电量为
Q=1×10-8×2.24 C=2.24×10-8C
显然,电容器的下板接电源的正极,电势高,带正电荷;电容器的上板接电源的负极,电势低,带负电荷.
(2)由电容器电势差与电场强度的关系式
U=Ed
得电场强度为

其实,在求电容器上的电压时,不必先求出电流,,可直接用串联电路的电压与电阻成正比的关系得到.
整个电路是r、R1、(R2+R34)的串联电路,,因此(R2+R34)上的电压即C上的电压为

【解题指要】本题考查的知识点是,电阻的串联和并联、闭合电路的欧律定律、电容器等.
因此是电路与静电结合的综合性试题.锯题的关键是正确分析外电路中电阻的连接方法.此外,必须知道电容器对闭合电路无任何影响,它只是在电路中充了电.
图中一个支点接地,表示该点的电势为零,因此平板电容器负极、电源的负极以及R3、R4电阻的一端电势都为零.

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