2019學年高中物理 第一章 第8節(jié)第2課時 實驗觀察電容器的充、放電學案 復習專用新人教版必用2

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1、 第?2?課時 實驗：觀察電容器的充、放電 1.實驗原理 (1)電容器的充電過程 如圖?1?所示，當開關(guān)?S?接?1?時，電容器接通電源，在電場力的作用下自由電子從正極板經(jīng)過 電源向負極板移動，正極板因失去電子而帶正電，負極板因獲得電子而帶負電.正、負極板 帶等量的正、負電荷.電荷在移動的過程中形成電流.在充電開始時電流比較大(填“大”或 “小”)，以后隨著極板上電荷的增多，電流逐漸減小(填“增大”或“減小”)，當電容器 兩極板間電壓等于電源電壓時電荷停止移動，電流?I＝0.

2、 圖?1 (2)電容器的放電過程 ) 如圖?2?所示，當開關(guān)?S?接?2?時，將電容器的兩極板直接用導線連接起來，電容器正、負極板 上電荷發(fā)生中和.在電子移動過程中，形成電流，放電開始電流較大(填“大”或“小”)， 隨著兩極板上的電荷量逐漸減小，電路中的電流逐漸減小(填“增大”或“減小”?，兩極板 間的電壓也逐漸減小到零. 圖?2 實驗器材：6V?的直流電源、單刀雙擲開關(guān)、平行板電容器、電流表、電壓表、小燈泡 2.實驗步驟 (1)按圖?3?連接好電路.

3、 圖?3 1 (2)把單刀雙擲開關(guān)?S?打在上面，使觸點?1?和觸點?2?連通，觀察電容器的充電現(xiàn)象，并將結(jié) 果記錄在表格中. (3)將單刀雙擲開關(guān)?S?打在下面，使觸點?3?和觸點?2?連通，觀察電容器的放電現(xiàn)象，并將結(jié) 果記錄在表格中. (4)記錄好實驗結(jié)果，關(guān)閉電源. 實驗記錄和分析： 實驗項目 燈泡 電容器充電 電流表?1 電壓表 燈泡 電容器放電 電流表?2 電壓表 實驗現(xiàn)象

4、 燈泡的亮度由明到暗最后熄滅(選填“明”“暗”或 “熄滅”) 電流表?1?的讀數(shù)由大到小最后為零(選填“大”?小” 或“零”) ) 電壓表的讀數(shù)由小(選填“大”或“小”?到大(選填 “大”或“小”)最后為?6V 燈泡的亮度由明到暗最后熄滅(選填“明”“暗”或 “熄滅”) 電流表?2?的讀數(shù)由大到小最后為零(選填“大”?小” 或“零”) ) 電壓表的讀數(shù)由大(選填“大”或“小”?到小(選填 “大”或“小”)最后為?0V 3.注意事項 (1)電流表要選用小量程的靈敏電流計. (2)要選擇大容量

5、的電容器. (3)實驗要在干燥的環(huán)境中進行. (4)在做放電實驗時，在電路中串聯(lián)一個電阻，以免燒壞電流表. 一、電容器充、放電現(xiàn)象的定性分析 例?1 如圖?4?所示實驗中，關(guān)于平行板電容器的充、放電，下列說法正確的是( ) 2 圖?4 A.開關(guān)接?1?時，平行板電容器充電，且上極板帶正電 B.開關(guān)接?1?時，平行板電容器充電，且上極板帶負電 C.開關(guān)接?2?時，平行板電容器充電，且上極板帶正電 D.開頭接?2?時，平行板電容器充電，

6、且上極板帶負電 答案 A 解析 開關(guān)接?1?時，平行板電容器充電，上極板與電源正極相連而帶正電，A?對，B?錯；開 關(guān)接?2?時，平行板電容器放電，放電結(jié)束后上、下極板均不帶電，C、D?錯. 二、電容器充、放電現(xiàn)象的定量計算 例?2 電流傳感器可以像電流表一樣測量電流，不同的是反應比較靈敏，且可以和計算機 相連，能畫出電流與時間的變化圖象.圖?5?甲是用電流傳感器觀察充、放電過程的實驗電路 圖，圖中電源電壓為?6V. 圖?5 先使開關(guān)?S?與?1?接通，待充電完成后，把開關(guān)S?

7、再與?2?接通，電容器通過電阻放電，電流傳 感器將電流信息傳入計算機，顯示出電流隨時間變化的?I－t?圖象如圖乙所示.根據(jù)圖象估算 出電容器全部放電過程中釋放的電荷量為?C，該電容器電容為?μ?F. 答案 3.04×10－3 507 電容器的電容?C＝??可知，C＝???????? F≈5.07×10－4F＝507μ?F. 解析 根據(jù)題圖乙的含義，因?Q＝It，可知圖形與時間軸圍成的面積表示電荷量；根據(jù)橫軸 與縱軸的數(shù)據(jù)可知，一個格子的電荷量為?8×10－5C，由大于半格算一個，小于半格舍去，因 此圖象所包含的格子個數(shù)為?38，所以釋放

8、的電荷量為?q＝8×10－5C×38＝3.04×10－3C.根據(jù) Q 3.04×10－3 U 6 1.(多選)關(guān)于電容器的充、放電，下列說法中正確的是( ) A.充、放電過程中外電路有瞬間電流 B.充、放電過程中外電路有恒定電流 C.充電過程中電源提供的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 3 D.放電過程中電容器中的電場能逐漸減少 答案 AD 解析 電容器充、放電過程中會有電荷發(fā)生定向移動，電路產(chǎn)生變化的瞬間電流，電容器充、 放電結(jié)束，電流消失，A?對，B?錯；充電過程中電源提供的電能部分

9、轉(zhuǎn)化為電容器的電場能， C?錯；放電過程中電容器中的電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，D?對. 2.據(jù)國外某媒體報道，科學家發(fā)明了一種新型超級電容器，能讓手機幾分鐘內(nèi)充滿電.某同 學假日登山途中，用該種電容器給手機電池充電，下列說法正確的是( ) A.該電容器給手機電池充電時，電容器的電容變大 B.該電容器給手機電池充電時，電容器存儲的電能變少 C.該電容器給手機電池充電時，電容器所帶的電荷量可能不變 D.充電結(jié)束后，電容器不帶電，電容器的電容為零 答案 B 解析 電容是描述電容器容納電荷的本領(lǐng)大小的物理量，與電容器的電壓及電荷量無關(guān)，故 A

10、、D?錯誤；當該電容器給手機電池充電時，電容器存儲的電荷量減小，則電能變少，故?B 正確，C?錯誤. 3.電流傳感器可以把電容器放電電流隨時間變化規(guī)律描繪出來?.一個電容器先把它接到?8V 的電源上充電，然后通過電流傳感器放電，其電流隨時間變化圖象如圖?6?所示.由圖象和坐 標軸所圍的面積知道電容器放電前所帶的電荷量，已知如圖所圍的面積約為?40?個方格，由 圖可算出電容器的電容為?F. 圖?6 答案 4×10－4 解析 根據(jù)?Q＝It?以及圖象的含義可知，圖象與時間軸所圍成的面積表示電荷量，則可知： q 電荷量?q＝40×0.2×10－3×0.4C＝3.2×10－3C，電容器的電容?c＝U＝4×10－4F. 我愛我的家 110 4