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高中物理竞赛电路一题

网友发布 2023-07-22 00:43 · 头闻号仪器机械

电路中电流、电流、电容与时间的关系为:i=C×du/dt,即电路电流等于电容乘以电压随时间的变化率。

而电流我们可以根据电路其他部分来求,假设电容器两段电压为u,电源电压为E,则电阻上电压为E-u,那么就有 (E-u)/2R=C×du/dt

dt/(2RC) = du/(E-u) = - d(E-u)/(E-u)

两边同时积分有

(t/2RC) + a = - ln(E-u) a为积分常数

则由u = E - e^[ -(t/2RC) - a] 而当t=0时,u=0 可求得a=-lnE

则 u = E - e^[ lnE - (t/2RC) ] 这个就是电容两端电压随时间变化的关系,也就是点2和点3之间的电压关系。 显然这是 一个非线性变化的关系,最小值为0,且是一个增函数。通过求导可得其斜率为du/dt={e^[ lnE - (t/2RC) ] }/2RC,这是一个减函数,说明原函数的变化是越来越平缓的,此即 f 图所示。

电路电流根据上面的公式 i=Cdu/dt 可以求得为 i = {e^[ lnE - (t/2RC) ] }/2R,很显然这是一个减函数,t=0时,i=E/2R, 电流得到了,那么3,4两点之间电压可得 u34 = iR = {e^[ lnE - (t/2RC) ] }/2,此即图 b 所示。 由于1、2之间电阻也是R,故而其两端电阻与3、4两端电压差值相同。

楼上说e图是电容器两端电压显然是范了常识性错误,电容两端电压肯定是从0开始的,怎么会从E/2开始?

1)以 f 为参考点,视电流表为短路线;

则 c=f,a=d;那么 Ubc = Uef,--> Ub = Ue,则 I1 = 0;

即 电流表 A1=0,没有电流流过;

2)I3 = I5 + I7; I4 = I5 + I6;I2 = I7 + I4 + I8;

其中: I3 = Udc/R = 1;?I6 = Udf/2R = 0.5; I7 = Uac/2R = 0.5; I8 = Uaf/R = 1;

所以 I3 = I4 = 1.5(A), I2 = 3(A);

对应的电流表 A3 = A4 =?1.5(A), 电流表 A2 = 3(A);

好麻烦,满意请采纳哈

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