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(gè)相互絕緣又靠的很近的導(dǎo)體組成一個(gè)電容器。這兩個(gè)導(dǎo)體稱(chēng)為電容器的兩個(gè)極板，中間的絕緣材料稱(chēng)為電容器的介質(zhì)。 2、使電容器帶電的過(guò)程稱(chēng)為充電；充電后電容器失去電荷的過(guò)程稱(chēng)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(duì)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(wú)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(duì)極板面積增大，其電容也增大。（√） 4、有兩個(gè)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(gè)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(wèn)答題 1、有人說(shuō)：“電容器帶電多電容就大，帶電少電容就小，不帶電則沒(méi)有電容。”這種說(shuō)法對(duì)嗎？為什么？ 答：這種說(shuō)法不對(duì)。因?yàn)殡娙萜鞯碾娙菔撬墓逃袑傩?，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(huì)變。所以以上說(shuō)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(kāi)，再將極板間距增大一倍。 （4）充電后與電源斷開(kāi)，再將極板面積縮小一倍。 （5）充電后與電源斷開(kāi)，再將兩極板間插入相對(duì)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(zhǎng)期可靠工作而不被擊穿的直流電壓，又稱(chēng)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(guò)電容器的額定工作電壓。 2、電容器串聯(lián)之后，相當(dāng)于增大了兩極極板間的距離，所以總電容小于每個(gè)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(dāng)兩只電容器C1、C2串聯(lián)在電壓為U的電路中時(shí)，它們所分配的電壓U1=, U2=。 4、電容器并聯(lián)后，相當(dāng)于增大了兩極板的面積，所以總電容大于每個(gè)電容器的電容。 二、計(jì)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(chǔ)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(gè)電容并聯(lián)時(shí)：每個(gè)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(chǔ)存的電量是1.610-4C、4.810-4C。 3、有若干個(gè)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(shí)驗(yàn)題 做實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(dāng)時(shí)手中只有耐壓10V、電容是50μF的電容器若干個(gè)，那么怎樣連接才能滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)需求？試畫(huà)出設(shè)計(jì)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(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)，C是一個(gè)電容量很大的未充電的電容器。當(dāng)S合向1時(shí)，電源向電容器充電，這時(shí)，看到白熾燈HL開(kāi)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(guò)一段時(shí)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(shí)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(shí)間內(nèi)電容器的充電電流為0.001A；如果在時(shí)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(shí)電容器儲(chǔ)存的電場(chǎng)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(chǎng)能。 4．電容器是儲(chǔ)能元件，它所儲(chǔ)存的電場(chǎng)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(chēng)為RC電路的時(shí)間常數(shù)，用τ表示，單位是s。 二、問(wèn)答題 1．當(dāng)用萬(wàn)用表Rlk擋位檢測(cè)較大容量的電容器時(shí)，出現(xiàn)下列現(xiàn)象，試判斷故障原因。 (1)測(cè)量時(shí)表針根本不動(dòng)。 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(cè)量時(shí)表針始終指在0的位置，不回?cái)[。 故障原因：電容器內(nèi)部短路。 (3)表針有回?cái)[，但最終回?cái)[不到起始位置，即“∞”位置。 故障原因： 電容器漏電量很大。此時(shí)讀數(shù)為漏電電阻值。 2．時(shí)間常數(shù)和哪些因素有關(guān)？時(shí)間常數(shù)的物理意義是什么？ 答：時(shí)間常數(shù)與R和C的大小有關(guān)。時(shí)間常數(shù)的物理意義是：電容器的充、放電的快慢由時(shí)間常數(shù)τ決定。τ越大，過(guò)渡過(guò)程越長(zhǎng)；τ越小，過(guò)渡過(guò)程越短。一般認(rèn)為， t=（3~5）τ時(shí)，過(guò)渡過(guò)程基本結(jié)束，進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。 三、計(jì)算題 1．一個(gè)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(chǔ)存的電場(chǎng)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(chǔ)存的電場(chǎng)能是0.5J。 2．一個(gè)電容為10μF的電容器，當(dāng)它的極板上帶3610-6 C電量時(shí)，電容器兩極板間的電壓是多少？電容器儲(chǔ)存的電場(chǎng)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(chǔ)存的電場(chǎng)能是多少6.4810-5J。