单选题
有两个电容器,C1=30uF,耐压12V,C2=50uF,耐压12V,若将它们串联后接到24V电压上,则( )。
A
两电容器都能正常工作
B
两电容器都被击穿
C
C1被击穿,C2正常
D
C2被击穿,C1正常
答案解析
正确答案:B
解析:
这是一道关于电容器串联分压及耐压值判断的经典物理/电工题目。以下是详细的解析过程:
### 1. 核心原理
当两个电容器 $C_1$ 和 $C_2$ **串联**时,它们所带的电荷量 $Q$ 相等。根据电容定义公式 $C = \frac{Q}{U}$,可得电压 $U = \frac{Q}{C}$。
因此,串联电路中,电容器两端的电压与其电容值成**反比**。即电容越小,分得的电压越高;电容越大,分得的电压越低。
电压分配公式为:
$$ U_1 = \frac{C_2}{C_1 + C_2} \times U_{总} $$
$$ U_2 = \frac{C_1}{C_1 + C_2} \times U_{总} $$
### 2. 具体计算
已知条件:
* $C_1 = 30\mu F$,耐压 $U_{1max} = 12V$
* $C_2 = 50\mu F$,耐压 $U_{2max} = 12V$
* 总电压 $U_{总} = 24V$
**步骤一:计算 $C_1$ 两端的实际电压 $U_1$**
$$ U_1 = \frac{50}{30 + 50} \times 24V = \frac{50}{80} \times 24V = \frac{5}{8} \times 24V = 15V $$
**步骤二:计算 $C_2$ 两端的实际电压 $U_2$**
$$ U_2 = \frac{30}{30 + 50} \times 24V = \frac{30}{80} \times 24V = \frac{3}{8} \times 24V = 9V $$
*(或者直接用 $24V - 15V = 9V$)*
### 3. 状态判断与连锁反应
1. **初始状态判断**:
* $C_1$ 分得电压为 **15V**,超过了其耐压值 **12V**。
* $C_2$ 分得电压为 **9V**,未超过其耐压值 **12V**。
* 因此,**$C_1$ 首先被击穿**。
2. **击穿后的后果**:
* 电容器被击穿后,通常相当于**短路**(变成导线)。
* 当 $C_1$ 被击穿短路后,整个电路的 24V 电压将全部加在剩下的 $C_2$ 两端。
* 此时,$C_2$ 两端的电压变为 **24V**。
* 由于 $24V > 12V$($C_2$ 的耐压值),**$C_2$ 也会随即被击穿**。
### 4. 结论
虽然从静态分压看只有 $C_1$ 超标,但在实际电路过程中,$C_1$ 击穿会导致 $C_2$ 承受全部电压从而也被击穿。因此,最终结果是两个电容器都被击穿。
故正确答案为 **B**。
相关知识点:
电容串联接24V,双双被击穿遭罪
题目纠错
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