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EvanZhu0721 / 公开仓库

AP-Physics-C-EM

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AP Physics C: Electricity and Magnetism 中文知识库与学习笔记,涵盖静电学、电路、磁场和电磁感应。

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03 直流电路/RC电路.md
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RC电路

充电过程

回路方程:

ε−qC−IR=0\varepsilon - \frac{q}{C} - IR = 0

又因为 I=dq/dtI = dq/dt,解得:

q(t)=Cε(1−e−t/RC)q(t) = C\varepsilon\left(1 - e^{-t/RC}\right)

I(t)=εRe−t/RCI(t) = \frac{\varepsilon}{R}e^{-t/RC}

VC(t)=qC=ε(1−e−t/RC)V_C(t) = \frac{q}{C} = \varepsilon\left(1 - e^{-t/RC}\right)

VR(t)=IR=εe−t/RCV_R(t) = IR = \varepsilon e^{-t/RC}

时间常数:

τ=RC\tau = RC

放电过程

若初始电荷为 Q0Q_0:

q(t)=Q0e−t/RCq(t) = Q_0 e^{-t/RC}

若按放电电流方向取正,则电流大小为:

I(t)=I0e−t/RCI(t) = I_0 e^{-t/RC}

其中:

I0=Q0RC=V0RI_0 = \frac{Q_0}{RC} = \frac{V_0}{R}

若保留代数号,也可写成 I=−dq/dtI = -dq/dt。

二级结论

  • t=0t=0 刚闭合开关时,未充电电容器像导线。
  • t→∞t\to\infty 时,充满电的电容器像断路。
  • 经过一个时间常数,充电量达到最终值的约 63%63\%;放电剩下约 37%37\%。

图像特征

  • 充电时:qq、VCV_C 单调上升并渐近饱和;II、VRV_R 指数衰减。
  • 放电时:qq、II、VCV_C 都指数衰减到零。

易错点

  • I(t)I(t) 的正负号依赖你选的正方向;做题时先统一符号约定。
  • 放电时不能把 ε\varepsilon 再留在回路方程里,除非题目真的还有外电源。
  • “电流减小”不代表“电阻变大”,只是电容器两端电压在变。

前置

连接到

常与之比较

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