第四章电容练习题答案

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电磁学赵凯华,陈熙谋第三版)第四章 习题及解答

电磁学赵凯华,陈熙谋第三版)第四章 习题及解答

习题 ! ! "
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电路与电子技术基础第四章习题答案

电路与电子技术基础第四章习题答案
a b i (t ) iR(t) R + u(t) (a) 题图 4-3 i L (t ) L 0 -100V (b) 习题 4-4 电路及波形图 t 0 -10mA (c) t uL 10mA i
解:本题是求零输入响应,即在开关处于 a 时,主要是电感储能,当开关投向 b 后, 讨论由电感的储能所引起的响应。所以对图(a)t≥0 时的电路可列出 di L L + Ri L = 0 t≥0 dt 及 iL(0)=i(t)=10(mA) 其解为: i L (t ) = 10e

t≥0
i R (t ) = −i L (t ) = −10e −10 t (mA)
7
t≥0
其波形图见图(b)、图(c)所示。 4-5 电路如题图 4-4 所示,开关接在 a 端为时已久,在 t=0 时开关投向 b 端,求 3Ω电 1Ω a b 阻中的电流。 i (t ) 解:因为 u c (0) = 3 × 2 = 6(V ) (注意:当稳态以后电容为开路,所以流过 1 3A Ω和电容串联支路的电流为零, 因此电容两端的电 压就是并联支路 2Ω支路两端的电压) 当开关投向 b 时电流的初始值为
S 12Ω + 24V iL 4H 6Ω
题图 4-1
习题 4-2 电路
解:由于电路原已达稳态,电感两端电压为 0,合上开关 S 后,加在 6Ω电阻两端电压也为 0,该电阻中电流为 0,电路直接进入稳态,故电感电流为合上开关 S 前的稳态电流,即: iL(t)=24V/12Ω=2A。 用三要素公式可以得到同样的结果,电感电流初始值 iL(0+)=2A,稳态值 iL(∞)=2A,时间常 数τ=L/R=4/(12//6)=1s,所以:
当 t=0 时,开关打开,由于电感电流、电容电压均不跃变,有: i L (0 + ) = i L (0 − ) = 0.03( A) 1k u c (0 + ) = u c (0 − ) = 120(V ) 当 t≥0 时,根据基尔霍夫定律有

电子电路第四章习题及参考答案

电子电路第四章习题及参考答案

习题四4-1 电路如题图4-1所示,i (t )=10mA 、R =10k Ω、L =1mH 。

开关接在a 端为时已久,在t =0时开关由a 端投向b 端,求t ≥0时,u (t )、i R (t )和i L (t ),并绘出波形图。

解:本题是求零输入响应,即在开关处于a 时,主要是电感储能,当开关投向b 后,讨论由电感的储能所引起的响应。

所以对图(a)t ≥0时的电路可列出00≥=+t Ri dtdiL L L及 i L (0)=i (t )=10(mA ) 其解为:0)(1010)(710≥==--t mA e et i t tL τS R L 73310101010--=⨯==τ 则 0)(10010101010))(0()1)(0()(77101033≥-=⨯⨯⨯-=-=-==-----t V e e e LR Li e Li dt di L t u t ttL t L L L τττ 而 0)(10)()(710≥-=-=-t mA e t i t i t L R其波形图见图(b)、图(c)所示。

4-2 电路如题图4-2所示,开关接在a 端为时已久,在t =0时开关投向b 端,求3Ω电阻中的电流。

解:因为 )(623)0(V u c =⨯= (注意:当稳态以后电容为开路,所以流过1Ω和电容串联支路的电流为零,因此电容两端的电压就是并联支路2Ω支路两端的电压)当开关投向b 时电流的初始值为)(236)0()0(A R u i c ===S RC i 3130)(=⨯===∞τ,故根据三要素法得: 0)(2)(31≥=-t A e t i t4-3 电路如题图4-3所示,开关在t <0时一直打开,在t =0时突然闭合。

求u (t )的零输入响应和零状态响应。

解:因为u (t )=u c (t ),所以求出u c (t )即可。

方法一:直接用三要素法:(注意,开关闭合以后,时间常数由两个电阻并联后,再与电容构成RC 电路)L (t ) i (t L(a)10(b) (c) 题图4-1 习题4-1电路及波形图(t )题图4-2 习题4-2电路S C R 23)1//2(0=⨯==τ)(32)2//1(1)()(221)0(V u V u c c =⨯=∞=⨯= 所以)1(322)322(32))()0(()()(5.05.05.0≥-+=-+=∞-+∞=----t ee e eu u u t u tt t tc c c c 零状态响应零输入响应τ方法二:分别求出零输入响应和零状态响应(可以直接解微分方程,也可以直接利用结论)零输入响应:02)(215.05.00'≥=⨯==---t e V e eU u tt tc τ零状态响应:0))(1(32)1(11212)1(5.05.0"≥-=-⨯+⨯=-=---t V e e eRI u t t ts cτ4-4 电路如题图4-4所示,已知 ⎩⎨⎧≥<=010)(t t t u s 且u c (0)=5V 。

(完整版)电工技术基础与技能(周绍敏)第4章电容课后习题及答案.docx

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电工技术基础与技能第四章 电容 练习题一、是非题 (2X20)1、平行板电容器的电容量与外加电压的大小是无关的。

( ) 2、电容器必须在电路中使用才会带有电荷, 故此时才会有电容量。

( ) 3、若干只不同容量的电容器并联, 各电容器所带电荷量均相等。

()4、电容量不相等的电容器串联后接在电源上,每只电容器两端的电压与它本身的电容量成反比。

( )5、电容器串联后, 其耐压总是大于其中任一电容器的耐压。

( ) 6、电容器串联后, 其等效电容总是小于任一电容器的电容量。

( ) 7、若干只电容器串联, 电容量越小的电容器所带的电荷量也越少。

( ) 8、两个 10μ F 的电容器, 耐压分别为 10V 和 20V ,则串联后总的耐压值为 30V 。

( ) 9、电容器充电时电流与电压方向一致, 电容器放电时电流和电压的方向相反。

( ) 10、电容量大的电容器储存的电场能量一定多。

()二、选择题( 2X20)1、平行板电容器在极板面积和介质一定时,如果缩小两极板之间的距离,则电容量将( )。

A. 增大B.减小C.不变D. 不能确定2、某电容器两端的电压为40V 时,它所带的电荷量是 0.2C ,若它两端的电压降到10V 时,则()。

A. 电荷量保持不变B. 电容量保持不变C. 电荷量减少一半D.电荷量减小3、一空气介质平行板电容器,充电后仍与电源保持相连,并在极板 中间放入ε r=2 的电介质,则电容器所带电荷量将( )。

A. 增加一倍B.减少一半C.保持不变D.不能确定4、电容器 C 1 和一个电容为 8μ F 的电容器 C 2 并联,总电容为电容器 C 1的 3 倍,那么电容器 C 1 的电容量是 ( )μF 。

A. 2B. 4C. 6D.85、两个电容器并联,若C 1=2C ,则 C 1、 C 2 所带电荷量 Q 1、 Q 2 的关系是 ( )。

A. Q 1= 2Q 2B. 2Q1= Q 2C. Q 1= Q 2D.不能确定 6、若将上题两电容串联,则( )。

物理沪科版选修3-1课后训练:2-4 电容器 电容 含解析

物理沪科版选修3-1课后训练:2-4 电容器 电容 含解析

2.4 电容器电容练习1.下列哪些措施可以使电介质为空气的平行板电容器的电容变大些()。

A.使两极板靠近些B.增大两极板的正对面积C.把两极板的距离拉开些D.在两极板间放入云母2.对于给定的电容器,其电容C、电荷量Q、电压U之间关系正确的是下图中的()。

3. 如下图所示,电源A的电压为6 V,电源B的电压为8 V,当开关S从A转到B时(电容器的电容为2 μF),通过电流计的电荷量为()。

A.4×10-6 C B.12×10-6 CC.16×10-6 C D.28×10-6 C4. 如图所示,电容器C两板间有一负电荷q静止,使q向上运动的措施是()。

A.两板间距离增大B.两板间距离减小C.两板正对面积减小D.两板正对面积增大5. 一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地,在两极板间有一正电荷(电量很小)固定在P点,如下图所示。

以E表示两极板间的场强,U表示电容器的电压,W表示正电荷在P点的电势能,若保持负极板不动,将正极板移到图中虚线所示的位置,则()。

A.U变小,E不变B.E变大,W变大C.U变小,W不变D.U不变,W不变6. 如图所示,静电计的指针和外壳分别与两块平行金属板相连接,使两块金属板带上等量的异种电荷,则:(1)当向两板间插入电介质时,静电计指针张角变________;(2)当两板间距离增大时,静电计指针张角变________;(3)当两板互相平行地错开时,静电计指针张角变________。

7.如图所示,在平行板电容器间悬挂一质量为m、带电荷量为Q的小球,当给电容器充上nQ的电荷量后,小球在图示位置保持平衡,设电容器两极板间的距离为d,试求:(1)电容器的电容;(2)电容器两极板间的电压。

(n≫1)8. 如下图所示,A、B为不带电平行金属板,间距为d,构成的电容器电容为C。

质量为m、电荷量为q的带电液滴一滴一滴由A板上小孔以v0初速射向B板。

3-4章部分习题解答

3-4章部分习题解答

3-4章部分习题解答(总5页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除3-13 在图P3-13所示的电容三点式振荡电路中,已知L=H μ,pF C 511=,pF C 33002=,()pF C 250~123=,Ω=k R L 5,mS g m 30=,pF C e b 20=',β足够大。

800=Q ,试求能够起振的频率范围,图中B C 、C C 对交流呈短路,E L 为高频扼流圈。

分析 通常计算频率范围只需要根据回路参数计算即可。

但该题中给出了m g 的值,因此,在计算出频率范围后.应根据所给m g 验证一下是否在整个频段内都能满足振幅起振条件。

若不能满足时,其频率范围要由起振条件决定。

解 振荡频率 ∑=LC f π210当pF C 123=时 pF C C C C C C 6221213=++=∑解得 MHz f 6.280= 当pF C 2503=时 pF C C C C C C 30021213=++=∑解得 MHz f 130=然后从起振条件来判断振荡器对频率的要求 根据振幅起振条件知iL m ng g ng +'>1,式中211C C C n '+=其中pF C C C e b 332022=+='',015.0=n ,i m eg mS g r ≈==301。

代入振幅起振条件,得 mS g L 443.0<' 根据011e L L R R g +=' 得 Ω=⨯-⨯>--k SS R e 115.410210443.01430 则能满足振荡起振条件的振荡频率为s rad LQ R eo /109.10260⨯>=ω,MHz f 83.162>=πω 最后,综合振荡器的两个谐振频率 得该振荡器的振荡频率范围MHz MHz f f 52.28~83.16~max min =。

《传感器与检测技术》课后习题:第四章(含答案)

《传感器与检测技术》课后习题:第四章(含答案)

第四章习题答案1.某电容传感器(平行极板电容器)的圆形极板半径)(4mm r =,工作初始极板间距离)(3.00mm =δ,介质为空气。

问:(1)如果极板间距离变化量)(1m μδ±=∆,电容的变化量C ∆是多少?(2)如果测量电路的灵敏度)(1001pF mV k =,读数仪表的灵敏度52=k (格/mV )在)(1m μδ±=∆时,读数仪表的变化量为多少?解:(1)根据公式SSSd C d d d d d dεεε∆∆=-=⋅-∆-∆ ,其中S=2r π (2)根据公式112k k δδ∆=∆ ,可得到112k k δδ⋅∆∆==31001100.025-⨯⨯= 2.寄生电容与电容传感器相关联影响传感器的灵敏度,它的变化为虚假信号影响传感器的精度。

试阐述消除和减小寄生电容影响的几种方法和原理。

解:电容式传感器内极板与其周围导体构成的“寄生电容”却较大,不仅降低了传感器的灵敏度,而且这些电容(如电缆电容)常常是随机变化的,将使仪器工作很不稳定,影响测量精度。

因此对电缆的选择、安装、接法都有要求。

若考虑电容传感器在高温、高湿及高频激励的条件下工作而不可忽视其附加损耗和电效应影响时,其等效电路如图4-8所示。

图中L 包括引线电缆电感和电容式传感器本身的电感;C 0为传感器本身的电容;C p 为引线电缆、所接测量电路及极板与外界所形成的总寄生电容,克服其影响,是提高电容传感器实用性能的关键之一;R g 为低频损耗并联电阻,它包含极板间漏电和介质损耗;R s 为高湿、高温、高频激励工作时的串联损耗电组,它包含导线、极板间和金属支座等损耗电阻。

此时电容传感器的等效灵敏度为2200220/(1)(1)g e e k C C LC k d d LC ωω∆∆-===∆∆- (4-28)当电容式传感器的供电电源频率较高时,传感器的灵敏度由k g 变为k e ,k e 与传感器的固有电感(包括电缆电感)有关,且随ω变化而变化。

电磁学第四章答案全

电磁学第四章答案全

第四章 习题2、平行板电容器(面积为S,间距为d )中间两层的厚度各为d 1和d 2(d 1+d 2=d ),介电常数各为1ε和2ε的电介质。

试求:(1)电容C ;(2)当金属板上带电密度为0σ±时,两层介质的分界面上的极化电荷密度'σ;(3)极板间电势差U;(4)两层介质中的电位移D ; 解:(1)这个电容器可看成是厚度为d 1和d 2的两个电容器的串联:12210212121d d SC C C C C εεεεε+=+=(2)分界处第一层介质的极化电荷面密度(设与d 1接触的金属板带正电)1111011111εσεεεσ)(E )(P '-=-=-=⋅=分界处第二层介质的极化电荷面密度:21222022211εσεεεσ)(E )(P n P '--=--=-=⋅=所以, 21021211εεσεεσσσ+-=+=)('''若与d 1接触的金属板带负电,则21021211εεσεεσσσ+--=+=)('''(3)2101221202010102211εεσεεεεσεεσ)d d (d d d E d E U +=+=+= (4)01101σεε==E D ,02202σεε==E D4、平行板电容器两极板相距3.Ocm ,其间放有一层02.=ε的介电质,位置与厚度如图所示,已知极板上面电荷密度为21101098m /c .-⨯=σ,略去边缘效应,求: (1)极板间各处的P 、E 和D 的值;(2)极板间各处的电势(设正极板处00=U ); (3)画出E-x ,D-x ,U-x 曲线;解:(1)由高斯定理利用对称性,可给出二极板内:2111098m /c .D e -⨯==σ(各区域均相同),在0与1之间01==P ,r ε,m /V DE 20101⨯==ε在1与2之间210000010454112m /c .D)(E )(P ,r r r -⨯=-=-==εεεεεεε,m /V D E r500==εε 在2与3之间,01==P ,r ε,m /V DE 20101⨯==ε(2)0=A V :0-1区:,x dx E V xD 100=⋅=⎰1-2区:),x x (dx E V xx 1501-=⋅=⎰)x x x ,.x x )x x (V 2111505010050≤≤+=+-=2-3区:),x x (dx E V xx 2100021-==⎰∆)x x x (,.x ).x (,x x x x x )x x (V 3212221501000050100505010010010050≤≤-=-=+-=-++=题4图6、一平行板电容器两极板相距为d,其间充满了两种介质,介电常数为1ε的介质所占的面积为S 1, 介电常数为2ε的介质所占的面积为S 2。

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电工技术基础与技能第四章电容练习题班别:高二()姓名:学号:成绩:一、是非题(2X20)1、平行板电容器的电容量与外加电压的大小是无关的。

()2、电容器必须在电路中使用才会带有电荷,故此时才会有电容量。

()3、若干只不同容量的电容器并联,各电容器所带电荷量均相等。

()4、电容量不相等的电容器串联后接在电源上,每只电容器两端的电压与它本身的电容量成反比。

()5、电容器串联后,其耐压总是大于其中任一电容器的耐压。

()6、电容器串联后,其等效电容总是小于任一电容器的电容量。

()7、若干只电容器串联,电容量越小的电容器所带的电荷量也越少。

()8、两个10F的电容器,耐压分别为10V和20V,则串联后总的耐压值为30V。

()9、电容器充电时电流与电压方向一致,电容器放电时电流和电压的方向相反。

()10、电容量大的电容器储存的电场能量一定多。

()二、选择题(2X20)1、平行板电容器在极板面积和介质一定时,如果缩小两极板之间的距离,则电容量将( )。

A.增大B.减小C.不变D.不能确定2、某电容器两端的电压为40V时,它所带的电荷量是,若它两端的电压降到10V时,则( )。

A.电荷量保持不变B.电容量保持不变C.电荷量减少一半D.电荷量减小3、一空气介质平行板电容器,充电后仍与电源保持相连,并在极板中间放入εr=2的电介质,则电容器所带电荷量将( )。

A. 增加一倍B. 减少一半C.保持不变D.不能确定4、电容器C1和一个电容为8F的电容器C2并联,总电容为电容器C1的3倍,那么电容器C1的电容量是( )F。

A. 2B. 4C. 65、两个电容器并联,若C1=2C2,则C1、C2所带电荷量Q1、Q2的关系是( )。

A. Q1= 2Q2B. 2Q1= Q2C. Q1= Q2D.不能确定6、若将上题两电容串联,则( )。

A. Q1=2Q2B. 2Q1=Q2C. Q1=Q2D.不能确定7、1F与2F 的电容器串联后接在30V的电源上,则1F 的电容器的端电压为( )V。

8、两个相同的电容器并联之后的等效电容,跟让它们串联之后的等效电容之比为( )。

:4 :1 :2 :19、两个电容器,C1=30F,耐压12V;C2=50F,耐压12V,将它们串联后接到24V电源上,则( )。

A.两个电容器都能正常工作、C2都将被击穿C. C1被击穿,C2正常工作D. C1正常工作,C2被击穿10、用万用表电阻档检测大容量电容器质量时,若指针偏转后回不到起始位置,而停在表度盘的某处,说明()。

A.电容器内部短路B.电容器内部开路C.电容器存在漏电现象D.电容器的电容量太小三、填充题1、某一电容器,外加电压U = 20V,测得q = 4X10-8C,则电容量C=__2X10-9F__,若外加电压升高为40V,这是所带电荷量为__8X10-8C __。

2、以空气为介质的平行板电容器,若增大两极板的正对面积,电容量将__增大_;若增大两极板间的距离,电容量将__减小__;若插入某种介质,电容量将__增大__。

3、两个空气介质平行板电容器C1和C2,若两极板正对面积之比为3:2,两极板间距离之比为3:1,则它们的电容量之比为__1:2__。

若C1为6μF,则C2 =__12__μF。

4、两个电容器,C1=20μF,耐压100V;C2=30μF,耐压100V,串联后接在160V电源上,C1和C2两端电压分别为__96__V,___64__V,等效电容为__12__μF。

5、图4-9所示电路中,C1= μF,C2= μF,C3= μF,C4=μF,当开关S断开时,A、B两点间的等效电容为μF;当开关S闭合时,A、B两点间的等效电容为__31__μF。

6、电容器在充电过程中,充电电流逐渐__减小__,两端电压逐渐__增大__;在放电过程中,放电电流逐渐__减小__,而两端电压逐渐__减小__。

7、当电容器极板上所储存的电荷发生变化时,电路中就有__电流__流过;若电容器极板上所储存的电荷___不变___,则电路中就没有电流流过。

8、用万用表判别较大容量电容器的质量时,应将万用表拨到_电阻_档,通常倍率使用_X100_或_X1K_。

如果将表笔分别与电容器的两端接触,指针有一定偏转,并很快回到接近于起始位置的地方,说明电容器_无漏电_;若指针偏转到零欧姆位置之后不再回去,说明电容器_已击穿_。

9、电容器和电阻器都是电路中的基本元件,但它们在电路中的作用是不同的。

从能量上来看,电容器是一种__储能__元件,而电阻器则是__耗能__元件。

10、图4-10所示电路中,U=10V ,R1=40Ω,R2=60Ω,C=μF ,则电容器极板上所带电荷量为__3μC __,电容器储存的电场能量为__9X10-6J __。

四、问答与计算题1、有两个电容器,一个电容较大,另一个电容较小,如果它们所带的电荷量一样,那么哪一个 电容器上的电压高如果它们两端的电压相等,那么哪一个电容器所带的电荷量大。

解:(1) 212121U U C C Q Q CQU <⇒>=⇒= (2)212121Q Q C C U U CU Q >⇒>=⇒=2、有人说“电容大的电容器所带的电荷量一定就多”,这种说法对吗为什么解:不对。

因为Q=CU ,C 大不一定代表Q 大。

3、在下列各情况下,空气平行板电容器的电容、两极板间电压、电容器的带电量各有什么变化 ①充电后保持与电源相连,将极板面积增大一倍; ②充电后保持与电源相连,将两极板间距增大一倍; ③充电后与电源断开,再将两极板间距增大一倍; ④充电后与电源断开,再将极板面积缩小一半;⑤充电后与电源断开,再在两极板间插入相对介电常数εr=4的电介质。

答:①U 不变,S 增大一倍 → C ’= 2C , U ’=U , Q ’=2Q ;②U 不变,d 增大一倍 → C ’= ,U ’=U , Q ’=; ③Q 不变,d 增大一倍 → C ’= ,U ’=2U , Q ’=Q ; ④Q 不变,S 减小一半 → C ’= ,U ’=2U , Q ’=Q ;⑤Q 不变,εr =4ε0 → C ’= 4C , U ’=, Q ’=Q 。

4、平行板电容器极板面积是15cm 2,两极板相距。

试求: ①当两极板间的介质是空气时的电容;②若其他条件不变而把电容器中的介质换成另一种电介质,测出其电容为132 pF ,这种电 介质的相对介电常数。

解: ①F X X X X X d s C 114312010645.6102105.11086.8----===ε ②pF pF ds d sC C r 661320=='εεε→rε=25、一个平行板电容器,两极板间是空气,极板的面积是50cm 2,两极板相距1 mm 。

试求: ①电容器的电容;②如果两极板间的电压是300V ,电容器带的电荷量为多少解: ①F X X X X X d s C 11331201043.41011051086.8----===ε ②Q = CU = =6、两个相同的电容器,标有“100 pF 、600V ”,串联后接在900V 的电路上,每个电容器带多少电荷量加在每个电容器上的电压是多大电容器是否会被击穿解:由于是两个相同的电容并联,总电容是 C 总= = 50pFQ = C 总U = 50X10-12X900 =V X X C Q U 45010100105.412811===--∵U 1<U 额∴电容不会被击穿7、把“100 pF 、600V ”和“300 pF 、300V ”的电容器串联后接到900V 的电路上,电容器会被击穿吗为什么解:总电容是 pF C C 75C C C 2121=+=总 Q=C 总U=75X10-12X900= 67500X10-12CV C Q U 675100X1067500X1012--12111=== V C Q U 225300X1067500X1012--12222===∵U 1=675>600∴C 1将先击穿,然后由于900V 全部作用在C 2上,而C 2的耐压仅为300V ,C 2将也会被击穿。

8、现有两个电容器,其中一个电容器为μF ,耐压为250V ;另一个电容为μF ,耐压为300V ,试求:①它们串联以后的耐压值; ②它们并联以后的耐压值解: ①串联的时候,总电容是 F X C C μ17.05.025.05.025.0C C C 2121=+=+=总Q 1=C 1U 1==Q 2=C 2U 2== 150X10-6CV C Q U 3750.17X1062.5X106--61===总 ②并联时 ∵U 1=250,U 2=300∴耐压小的值为并联耐压值。

9、电容为3000pF 的电容器带电荷量C 后,撤去电源,再把它跟电容为1500pF 的电容器并联,求每个电容器所带的电荷量。

解:两个电容电容是并联的,∵Q 总= Q 1+ Q 2,U= U 1= U 2, Q = CU C 1:C 2 = 2:1∴122121==C C Q Q 。

C X102.1326-1==总Q Q C X106317-2==总Q Q10、一只10μF 的电容器已被充电到100V ,欲继续充电到200V ,问电容器可增加多少电场能解: Wc= = =Wc ’= (Uc ’)2= = J ∴ΔWc= Wc ’-Wc = =。

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