最后更新: 2024-12-15 12:57 ● 参与者查看: 173 次纠错分享参与项目词条搜索

实验：观察电容器的充、放电现象

1.实验原理
(1)电容器的充电过程
如图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在静电力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去  电子而带正  电，负极板因得到        电子而带负   电.正、负极板带等量     的正、负电荷.电荷在移动的过程中形成电流.

在充电开始时电流比较大     (填“大”或“小”)，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐  减小       (填“增大”或“减小”)，当电容器两极板间电压等于电源电压时，电荷停止定向移动，电流I＝0.
 ![图片](/uploads/2024-12/10f069.jpg)
 
 (2)电容器的放电过程
如图所示，当开关S接2时，相当于将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生    中和       .在电子移动过程中，形成电流.
放电开始电流较   大   (填“大”或“小”)，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐      减小    (填“增大”或“减小”)，两极板间的电压也逐渐减小到零.
 ![图片](/uploads/2024-12/d149a7.jpg)
 
 
 2.实验步骤
(1)按图连接好电路.
(2)把单刀双掷开关S打在上面，使触点1与
触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中.
(3)将单刀双掷开关S打在下面，使触点3与触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中.
(4)记录好实验结果，关闭电源.

![图片](/uploads/2024-12/c957e2.jpg)
 
 3.注意事项
(1)电流表要选用小量程的灵敏电流计.
(2)要选择大容量的电容器.
(3)实验要在干燥的环境中进行.

`例`利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中E为电源，R为定值电阻，C为电容器，A为电流表，V为电压表.下列说法正确的是
 ![图片](/uploads/2024-12/1afba8.jpg)
A.充电过程中，电流表的示数逐渐增大后趋于稳定
B.充电过程中，电压表的示数迅速增大后趋于稳定
C.放电过程中，电流表的示数均匀减小至零
D.放电过程中，电压表的示数均匀减小至零
 ![图片](/uploads/2024-12/23f16c.jpg)
解：充电过程中，随着电容器C两极板电荷量的积累，电路中的电流逐渐减小，电容器充电结束后，电流表示数为零，A错误；
充电过程中，随着电容器C两极板电荷量的积累，电压表测量电容器两端的电压，电容器两端的电压迅速增大，电容器充电结束后，最后趋于稳定，B正确；
电容器放电过程的I－t图像如图所示，可知电流表和电压表的示数不是均匀减小至0的，C、D错误.

`例`容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛.使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程.电路中的电流传感器与计算机相连，可以显示电路中电流随时间的变化关系.图甲中直流电源电动势E＝8 V，实验前电容器不带电.先使S与“1” 端相连给电容器充电，充电结束后，使S与“2”端相连，直至放电完毕.计算机记录的电流随时间变化的i－t曲线如图乙所示.
 ![图片](/uploads/2024-12/d190be.jpg)
 (1)乙图中阴影部分的面积S1____S2；(选填“>”“<”或“＝”)
 ![图片](/uploads/2024-12/4eb134.jpg)
 
 (2)计算机测得S1＝1 203 mA·s，则该电容器的电容为__ F；(保留两位有效数字)
(3)由甲、乙两图可判断阻值R1____R2.(选填“>”“<”或“＝”)

解：（1）题图乙中阴影面积S1和S2分别表示充电和放电中电容器上的总电荷量，所以两者相等.
（2）由阴影面积代表电容器上的电荷量得 $q=S_1=1.203 C , U=E=8 V$,则 $C=\frac{q}{U}=\frac{1.203}{8} F \approx 0.15 F$.

（23）由题图乙可知充电瞬间电流大于放电瞬间电流, 且充电瞬间电源电压与放电瞬间电容器两极板电压相等，由 $\frac{E}{R_0+R_1}>\frac{E}{R_0+R_2}$ ，解得 $R_1$ $<R_2$.

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