1、1第 2 课时 实验：观察电容器的充、放电1.实验原理(1)电容器的充电过程如图 1 所示，当开关 S 接 1 时，电容器接通电源，在电场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，负极板因获得电子而带负电.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移动，电流 I0.图 1(2)电容器的放电过程如图 2 所示，当开关 S 接 2 时，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.
2、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 2实验器材：6V 的直流电源、单刀双掷开关、平行板电容器、电流表、电压表、小灯泡2.实验步骤(1)按图 3 连接好电路.图 32(2)把单刀双掷开关 S 打在上面，使触点 1 和触点 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 和触点 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.实验记录和分析：实验项目 实验现象灯泡灯泡的
3、亮度由明到暗最后熄灭(选填“明” “暗”或“熄灭”)电流表 1电流表 1 的读数由大到小最后为零(选填“大” “小”或“零”)电容器充电电压表电压表的读数由小(选填“大”或“小”)到大(选填“大”或“小”)最后为 6V灯泡灯泡的亮度由明到暗最后熄灭(选填“明” “暗”或“熄灭”)电流表 2电流表 2 的读数由大到小最后为零(选填“大” “小”或“零”)电容器放电电压表电压表的读数由大(选填“大”或“小”)到小(选填“大”或“小”)最后为 0V3.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.(4)在做放电实验时，在电路中串联一个电阻，
4、以免烧坏电流表.一、电容器充、放电现象的定性分析例 1 如图 4 所示实验中，关于平行板电容器的充、放电，下列说法正确的是( )3图 4A.开关接 1 时，平行板电容器充电，且上极板带正电B.开关接 1 时，平行板电容器充电，且上极板带负电C.开关接 2 时，平行板电容器充电，且上极板带正电D.开头接 2 时，平行板电容器充电，且上极板带负电答案 A解析 开关接 1 时，平行板电容器充电，上极板与电源正极相连而带正电，A 对，B 错；开关接 2 时，平行板电容器放电，放电结束后上、下极板均不带电，C、D 错.二、电容器充、放电现象的定量计算例 2 电流传感器可以像电流表一样测量电流，不同的是反
5、应比较灵敏，且可以和计算机相连，能画出电流与时间的变化图象.图 5 甲是用电流传感器观察充、放电过程的实验电路图，图中电源电压为 6V.图 5先使开关 S 与 1 接通，待充电完成后，把开关 S 再与 2 接通，电容器通过电阻放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的 I t 图象如图乙所示.根据图象估算出电容器全部放电过程中释放的电荷量为 C，该电容器电容为 F.答案 3.0410 3 507解析 根据题图乙的含义，因 Q It，可知图形与时间轴围成的面积表示电荷量；根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电荷量为 8105 C，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图象所包含的
6、格子个数为 38，所以释放的电荷量为 q810 5 C383.0410 3 C.根据电容器的电容 C 可知， C F5.0710 4 F507F.QU 3.0410 361.(多选)关于电容器的充、放电，下列说法中正确的是( )A.充、放电过程中外电路有瞬间电流B.充、放电过程中外电路有恒定电流C.充电过程中电源提供的电能全部转化为内能4D.放电过程中电容器中的电场能逐渐减少答案 AD解析 电容器充、放电过程中会有电荷发生定向移动，电路产生变化的瞬间电流，电容器充、放电结束，电流消失，A 对，B 错；充电过程中电源提供的电能部分转化为电容器的电场能，C 错；放电过程中电容器中的电场能转化为其他
7、形式的能，D 对.2.据国外某媒体报道，科学家发明了一种新型超级电容器，能让手机几分钟内充满电.某同学假日登山途中，用该种电容器给手机电池充电，下列说法正确的是( )A.该电容器给手机电池充电时，电容器的电容变大B.该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电能变少C.该电容器给手机电池充电时，电容器所带的电荷量可能不变D.充电结束后，电容器不带电，电容器的电容为零答案 B解析 电容是描述电容器容纳电荷的本领大小的物理量，与电容器的电压及电荷量无关，故 A、D 错误；当该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电荷量减小，则电能变少，故B 正确，C 错误.3.电流传感器可以把电容器放电电流随时间变化规律描绘出来.一个电容器先把它接到 8V的电源上充电，然后通过电流传感器放电，其电流随时间变化图象如图 6 所示.由图象和坐标轴所围的面积知道电容器放电前所带的电荷量，已知如图所围的面积约为 40 个方格，由图可算出电容器的电容为 F.图 6答案 410 4解析 根据 Q It 以及图象的含义可知，图象与时间轴所围成的面积表示电荷量，则可知：电荷量 q400.210 3 0.4C3.210 3 C，电容器的电容 c 410 4 F.qU
