電容器充放電過(guò)程中能量損失問(wèn)題的討論

1、 電容器充放電過(guò)程中能量損失問(wèn)題的討論1 電容器充放電過(guò)程中能量電容器充放電過(guò)程中能量損失問(wèn)題的討論損失問(wèn)題的討論電磁學(xué)專題電磁學(xué)專題 電容器充放電過(guò)程中能量損失問(wèn)題的討論2 1.設(shè)有兩個(gè)電容器，C1帶電量q1，C2帶電量q2，現(xiàn)將 兩電容器連成如圖所示: (1)系統(tǒng)在連通前后靜電能有何變化。 (2)若靜電能減少，分析靜電能損失的原因。 2.電容器充電過(guò)程能量的轉(zhuǎn)化C1q1C2q2K一.問(wèn)題的提出CK 電容器充放電過(guò)程中能量損失問(wèn)題的討論3二.電容器并聯(lián)前后靜電能 2221212122cqcqWWW 2.開(kāi)關(guān)接通后，兩電容器上的電量重新分布 電勢(shì)相等 電荷守恒 212121qqqqvv2121

2、qqVcVc2121ccqqV所以)()(211222211211qqcccqqqcccq1.兩電容器連通前，兩電容器的總靜電能 電容器充放電過(guò)程中能量損失問(wèn)題的討論4 系統(tǒng)的總靜電能：)(2)()(212122122212121ccqqcqcqWWW3.兩電容起連接前后，靜電能的損失)(2)(212122112ccccqcqcWWW(1)實(shí)際的電路,導(dǎo)線中或多或少存在著電阻,用等效電租R表示.(2)導(dǎo)線回路可視為一個(gè)單匝線圈,其等效自感系數(shù)用L表示.靜電能損失的分析 電容器充放電過(guò)程中能量損失問(wèn)題的討論5Lu2C2iRu1C1設(shè)q為0-t時(shí)間內(nèi)從 c1上流走的電量.u u1 1為t時(shí)刻C C

3、1上的電壓u u2 2為t t時(shí)刻C C2 2上的電壓寫出回路電壓方程iRdtdiLuu)(21) 1 ()11()(21201022021101iRdtdiLqccuucquucquu 電容器充放電過(guò)程中能量損失問(wèn)題的討論6dtRiLidiqdqccdquu0)11()(2212010時(shí)0)(0002120102111iccuuccqqqtiqtQ時(shí)兩邊同乘以idt,并對(duì)t從 積分,得：0dqdtdtdqidt 電容器充放電過(guò)程中能量損失問(wèn)題的討論7)(2)()(21)(21)()11(21)()11(21)(0)101(0)(02121221122112212211201021201021

4、21201022120102120102ccccqcqccccqcqcqcqQuuQccuuccccuuQccQuuQLidiqdqcQcQdquuRdti 電容器充放電過(guò)程中能量損失問(wèn)題的討論8可見(jiàn): (1)電阻上消耗的焦耳熱恰好等于電容器靜電能的減少(2)靜電能的減少量即電阻上消耗的能量與電阻R的大小無(wú)關(guān)(3)R、L的大小決定電路達(dá)到穩(wěn)定需要的時(shí)間.(4)若R=0回路構(gòu)成LC振蕩電路(5)實(shí)際上有一部分能量成為了電磁輻射能. 電容器充放電過(guò)程中能量損失問(wèn)題的討論9三.電容器充電過(guò)程的能量損失 如圖所示電源對(duì)電容器充電,充電完畢后電容器所儲(chǔ)靜電能:221cWe在此過(guò)程中流過(guò)電源的總電量 ccUq電源作功:2cqA所以: 能量損失在何處?eWA2分析:設(shè)電路的等效電阻為RiRu 兩邊同乘以idt并對(duì)t從 積分(idt=dq)0 電容器充放電過(guò)程中能量損失問(wèn)題的討論1022222221)(210000000ccccRdti