分析:(1)当S闭合时间足够长时,电容器充电完毕,相当于开路,R1、R2串联,R3上无电压,C1两端的电压等于R1两端的电压,C2两端电压等于总电压,根据欧姆定律求电容器的电压,即可由Q=CU求其电量.
(2)稳定后S断开,S断开后,两电容器都通过R1和R2放电,流过R1的电量等于它们原来电量之和.
(3)若将C2换为R4=6Ω的电阻,当开关闭合足够长时间后,电容器C1的电压等于R1与R3的电压之差,或等于R2与R4的电压之差,根据欧姆定律求R3两端的电压,即可求出电容器的电压,就能求出其电量.
解答:解:(1)当S闭合足够长时间后
C
1两端的电压即为R
1两端的电压 U
1=
E=×10V=6VC
1所带电量 Q
1=C
1U
1=3×10
-6×6C=1.8×10
-5C
C
2两端电压即为总电压 U
2=U=10V
C
2所带电量 Q
2=C
2U
2=1×10
-6×10C=1.0×10
-5C
(2)S断开后两电容均通过R
1和R
2放电,所以流过R
1的电量应为 Q=Q
1+Q
2=1.8×10
-5C+1.0×10
-5C=2.8×10
-5C
(3)将C
2换为R
4后,R
3两端的电压 U
3=
U=×10V=4V
C
1两端的电压 U
1′=U
1-U
3=2V
C
1所带的电量 Q
1′=C
1 U
1′=3×10
-6×2C=6×10
-6C
因为U
1>U
3,根据外电路中,顺着电流方向电势降低,可知,上、下板电势比电源的负极电势高,上板电势高得多一点,故上板带正电.
答:
(1)当S闭合时间足够长时,C
1和C
2所带的电量分别是1.8×10
-5C,1.0×10
-5C.
(2)稳定后S断开,S断开后通过R
1的电量是2.8×10
-5C.
(3)若将C
2换为R
4=6Ω的电阻,当开关闭合足够长时间后,C
1所带的电量为6×10
-6C,上板带正电.
点评:本题要注意电路的结构,当电路开始变化时,电容器充放电,电路中有电流存在;而当电容器稳定后,电路相当于断开,其电压等于所在支路两端的电压.