中職《電工基礎(chǔ)》電容器練習(xí)與答案.doc

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第三章 電容器 3-1 電容器與電容量 一、填空題 1、兩個相互絕緣又靠的很近的導(dǎo)體組成一個電容器。這兩個導(dǎo)體稱為電容器的兩個極板，中間的絕緣材料稱為電容器的介質(zhì)。 2、使電容器帶電的過程稱為充電；充電后電容器失去電荷的過程稱為放電。 3、電容的單位是法拉（F），比它小的單位是微法（μF）和皮法（pF），它們之間的換算關(guān)系為：1F=106μf=1012 pF。 4、電容是電容器的固有屬性，它只與電容器的極板正對面積、極板間距離以及極板間電介質(zhì)的特性有關(guān)，而與外加電壓大小、電容器帶電多少等外部條件無關(guān)。 二、判斷題 1、只有成品電容元件中才具有電容。（）。 2、平行板電容器的電容與外加電壓的大小成正比。（） 3、平行板電容器相對極板面積增大，其電容也增大。（√） 4、有兩個電容器，且C1>C2，如果它們兩端的電壓相等，則C1所帶的電荷較多。（√） 5、有兩個電容器，且C1>C2，若它們所帶的電量相等，則C1兩端的電壓較高。（） 三、問答題 1、有人說：“電容器帶電多電容就大，帶電少電容就小，不帶電則沒有電容?！边@種說法對嗎？為什么？ 答：這種說法不對。因為電容器的電容是它的固有屬性，它只與他的結(jié)構(gòu)有關(guān)，電容器的結(jié)構(gòu)不改變則電容就不會變。所以以上說法是不正確的。 2、在下列情況下，空氣平行板電容器的電容、兩極板間電壓、電容器的帶電荷量各有什么變化？ （1）充電后保持與電源相連，將極板面積增大一倍。 （2）充電后保持與電源相連，將極板間距增大一倍。 （3）充電后與電源斷開，再將極板間距增大一倍。 （4）充電后與電源斷開，再將極板面積縮小一倍。 （5）充電后與電源斷開，再將兩極板間插入相對介電常數(shù)εr=4的電介質(zhì)。 答：由 和可得 （1） 空氣平行板電容器的電容C增大1倍、兩極板間電壓不變、電容器的帶電荷量增大1倍。 （2） 空氣平行板電容器的電容C減小1倍、兩極板間電壓不變、電容器的帶電荷量Q減小1倍 （3） 空氣平行板電容器的電容C減小1倍、兩極板間電壓增大1倍、電容器的帶電荷量Q不變 （4） 空氣平行板電容器的電容C減小1倍、兩極板間電壓增大1倍、電容器的帶電荷量Q不變 （5） 空氣平行板電容器的電容C增大4倍、兩極板間電壓減小4倍、電容器的帶電荷量Q不變 3-2 電容器的選用與連接 一、填空題 1、電容器額定工作電壓是指電容器在電路中能長期可靠工作而不被擊穿的直流電壓，又稱耐壓。在交流電路中，應(yīng)保證所加交流電壓的最大值不能超過電容器的額定工作電壓。 2、電容器串聯(lián)之后，相當于增大了兩極極板間的距離，所以總電容小于每個電容器的電容。 3、電容器串聯(lián)后，電容大的電容器分配的電壓小，電容小的電容器分配的電壓大。當兩只電容器C1、C2串聯(lián)在電壓為U的電路中時，它們所分配的電壓U1=, U2=。 4、電容器并聯(lián)后，相當于增大了兩極板的面積，所以總電容大于每個電容器的電容。 二、計算題 1、如圖3-1所示電路中，C1=15μF，C2=10μF，C3=30μF，C4=60μF，求A、B兩端的等效電容。 解：C3C4串聯(lián)則C34= C34與C2并聯(lián)C234=C34+C2=20+10=30(μF) C234與C1串聯(lián) C1234= CAB=C1234=10μf 答：A、B兩端的等效電容為10μf。 2、兩只電容器C1和C2，其中C1=2μf，C2=6μF，將它串聯(lián)到U=80V的電壓兩端，每只電容器兩端所承受的電壓是多少？若將它們并聯(lián)接到U=80V的電壓兩端，每只電容器所儲存的電量是多少？ 解：由 串聯(lián)電容器分壓公式U1=得 U1= U2= 兩個電容并聯(lián)時：每個電容器的端電壓相同，則有Q=CU得 Q1=C1U=210-680=1.610-4（C） Q2=C2U=610-680=4.810-4（C） 答：將它串聯(lián)到U=80V的電壓兩端，每只電容器兩端所承受的電壓是60V、20V。將它們并聯(lián)接到U=80V的電壓兩端，每只電容器所儲存的電量是1.610-4C、4.810-4C。 3、有若干個2μf、3μf的電容，怎樣組成10μF的電容？（要求用兩種方法，且使用電容數(shù)量最少） 三、實驗題 做實驗時，第一次需要耐壓50V、電容是10μF的電容器；第二次需要耐壓10V、電容是200μF的電容器；第三次需要耐壓20V、電容是50μF的電容器。如果當時手中只有耐壓10V、電容是50μF的電容器若干個，那么怎樣連接才能滿足實驗需求？試畫出設(shè)計電路圖。 3-3電容器的充電和放電 一、填空題 1、圖3-2所示電路中，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計，C是一個電容量很大的未充電的電容器。當S合向1時，電源向電容器充電，這時，看到白熾燈HL開始較亮，然后逐漸變暗，從電流表A上可觀察到充電電流在減小，而從電壓表可以觀察到電容器兩端電壓增大。經(jīng)過一段時間后，HL不亮，電流表讀數(shù)為0，電壓表讀數(shù)為E。 2．在電容器充電電路中，已知電容C=lμF，在時間間隔0.01s內(nèi)，電容器上的電壓從2V升高到12 V，在這段時間內(nèi)電容器的充電電流為0.001A；如果在時間間隔0.1 s內(nèi)，電容器上電壓升高10 V，則充電電流為0.0001A。 3．將50 μF的電容器充電到100V，這時電容器儲存的電場能是0.25J；若將該電容器若將該電容器繼續(xù)充電到200V，電容器內(nèi)又增加了0.75J 電場能。 4．電容器是儲能元件，它所儲存的電場能量與電容和電壓的平方成正比，電容器兩端的 電壓不能突變。 5.R和C的乘積稱為RC電路的時間常數(shù)，用τ表示，單位是s。 二、問答題 1．當用萬用表Rlk擋位檢測較大容量的電容器時，出現(xiàn)下列現(xiàn)象，試判斷故障原因。 (1)測量時表針根本不動。 故障原因：電容器內(nèi)部斷路或容量很小，充電電流很小，不足以使指針偏轉(zhuǎn)。 (2)測量時表針始終指在0的位置，不回擺。 故障原因：電容器內(nèi)部短路。 (3)表針有回擺，但最終回擺不到起始位置，即“∞”位置。 故障原因： 電容器漏電量很大。此時讀數(shù)為漏電電阻值。 2．時間常數(shù)和哪些因素有關(guān)？時間常數(shù)的物理意義是什么？ 答：時間常數(shù)與R和C的大小有關(guān)。時間常數(shù)的物理意義是：電容器的充、放電的快慢由時間常數(shù)τ決定。τ越大，過渡過程越長；τ越小，過渡過程越短。一般認為， t=（3~5）τ時，過渡過程基本結(jié)束，進入穩(wěn)定狀態(tài)。 三、計算題 1．一個電容為100μF電容器，接到電壓為100 V的電源上，充電結(jié)束后，電容器極板上所帶電量是多少？電容器儲存的電場能是多少？ 解：Q=CU=10010-6100=0.01（C） Wc= 答：電容器極板上所帶電量是0.01C，電容器儲存的電場能是0.5J。 2．一個電容為10μF的電容器，當它的極板上帶3610-6 C電量時，電容器兩極板間的電壓是多少？電容器儲存的電場能是多少？ 解：由C=Q/U =6.4810-5(J) 答：電容器兩極板間的電壓是3.6V，電容器儲存的電場能是多少6.4810-5J。