题目
将“10μF、50V”和“5μF、50V”的两个电容器串联,那么电容器组的额定工作电压应为100V。A. 正确B. 错误
将“10μF、50V”和“5μF、50V”的两个电容器串联,那么电容器组的额定工作电压应为100V。
A. 正确
B. 错误
题目解答
答案
B. 错误
解析
考查要点:本题主要考查电容器串联时的电压分配规律及额定电压的计算,需理解串联电容器的电荷量相等特性,并掌握如何根据耐压值确定安全工作电压。
解题核心思路:
- 串联电容器的电荷量相等,由此推导出电压分配与电容成反比。
- 每个电容器的实际电压可能超过其额定电压,需确保所有电容器的电压均不超过各自的耐压值。
- 额定工作电压由最薄弱环节决定,即电压分配后最高电压不超过最小耐压值。
破题关键点:
- 通过电荷量相等关系,建立电压分配比例。
- 计算总电压时,需保证每个电容器的电压均在安全范围内。
串联电容器的电压分配
- 电荷量相等:串联电容器的电荷量相同,即 $Q = C_1 U_1 = C_2 U_2$。
- 电压分配比例:由 $U_1 / U_2 = C_2 / C_1$,得 $U_1 = \frac{C_2}{C_1 + C_2} U$,$U_2 = \frac{C_1}{C_1 + C_2} U$。
额定电压的限制条件
- 电容器的耐压值为 $50\text{V}$,需满足 $U_1 \leq 50\text{V}$ 且 $U_2 \leq 50\text{V}$。
- 假设总电压为 $U$,代入公式:
$U_1 = \frac{5}{10 + 5} U = \frac{1}{3} U, \quad U_2 = \frac{10}{15} U = \frac{2}{3} U.$ - 若 $U = 100\text{V}$,则 $U_2 = \frac{2}{3} \times 100 \approx 66.67\text{V}$,超过 $50\text{V}$,导致损坏。
最大安全电压计算
- 以 $U_2 \leq 50\text{V}$ 为限制条件:
$\frac{2}{3} U \leq 50 \implies U \leq 75\text{V}.$ - 此时 $U_1 = \frac{1}{3} \times 75 = 25\text{V}$,均未超过耐压值。
结论:电容器组的额定工作电压最大为 $75\text{V}$,而非 $100\text{V}$,因此题目说法错误。