一轮复习新人教版实验10观察电容器的充放电现象学案

实验10观察电容器的充、放电现象梳理必备知识回归教材、实验目的

1.理解电容器的储能特性及其在电路中能量的转换规律

2.电容器充、放电过程中，电路中的电流和电容器两端电压的变化规律、实验原理

1.电容器充电电源使电容器的两极板带上等量异种电荷的过程,如图甲所示

2.电容器放电:用导线将充好电的电容器的两极板相连，使两极板的异种电荷中和的过程,如图乙所示

3.电容器充放电时的能量转化:充电后，电容器储存了电能放电时,甲乙储存的电能释放出来,转化为其他形式的能

三、实验器材8V直流电源、电阻、单刀双掷开关、平行板电容器、电流表、电压表、小灯泡、导线若干

四、实验步骤1,调节直流可调电源，输出为8V,并用多用电表校准

2.关闭电源开关,正确连接实物图，电路图如图R C

3.打开电源,把单双掷开关S打到上面,使触点1连通,观察电容器的充电现象,并将结果记录在数据处理的表格中

4.把单刀双掷开关S打到下面,使触点2连通,观察电容器的放电现象,并将结果记录在数据处理的表格中

5.记录好实验结果，关闭电源

五、数据处理实验项目实验现象电容器电流表读数由大到小最后为零充电电压表读数由小到大最后为8V电流表读数由大到小最后为零电容器放电电压表读数由大到小最后为零

六、误差分析

1.电压表读数及电流表不够灵敏造成偶然误差

2.充放电时间较短、记录现象不够准确出现偶然误差

3.电容器电容较小和电源不稳定造成系统误差

七、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，以免烧坏电流表提升关键能力突破考点考点一基础性实验［例1］［电容器充、放电现象的定性分析］某同学利用如图所示的实⑴按如图所示电路原理图连接好实验电路，将开关s接（选验电路观察平行板电容器的充放电填“1”或“2”），对电容器进行充电,一段时间后，记下数字电压表的读数况是⑵充电完成后,再将开关S接通另一端,观察到电流随时间变化的情⑶如果不改变电路其他参数，只减小电阻R,放电时间将填，，变长，，“不（选变”或“变短”）解析

（1）对电容器进行充电时，电容器两端应与电源两端相接,所以开关S接1⑵放电开始时电流较大,随着电容器所带电荷量不断减小，电容器电压减小，放电电流逐渐减小并且减小得越来越慢，故C正确,A、B、D错误⑶根据电容器计算公式可得电荷量Q=cu,所以电容器储存的电荷量Q与电阻R无关,如果不改变电路其他参数,只减小电阻R,放电电流增大，放电时间将变短答案112C3变短［例2］［电容器充、放电现象的定量计算］电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛某实验小组用如图甲所示的电路研究电容器充、放电情况及电容大小,他们用电流传感器和计算机测出电路中电流随时间变化的曲线实验时,根据图甲所示的电路原理图连接好电路,t=0时刻把开关K掷向1端，电容器充电完毕后，再把开关K掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机,屏幕上显示出电流随时间变化的I-t图像如图乙所示施器接计算机1电容器放电时，流过电阻R的电流方向为选填“由a到b”或“由b到a”2图乙中，阴影部分的面积S】选填“”“〈”或“二”S2“mAkt-一~不03图丙为电压恒为8V的电源给电容器充电时作出的电流随时间变化的I-t图像，电容器充电完毕后的电荷量为C,电容器的电容为F结果均保留2位有效数字77mA---------------------------------------------------------＞小丙12345678910解析1电容器充电时上极板接电源正极,故上极板带正电荷,放电时,上极板正电荷通过电阻流向下极板,故流过电阻R的电流方向为由a至I」b⑵根据电流的定义式则q=It,题图乙中，阴影部分的面积等于充、放电的电荷量，而充放电的电荷量相等，故,忘23根据I-t图像的面积表示电容器充电完毕后的电荷量，由图知,每小格代表的电荷量为X10-4Co数出图线包围的格数,满半格或超过半格的算一格,不满半格的舍去,数得格数为32格,则电容器充电完毕后的电荷量为Q=32X X10-4X103Co根据电容的定义知，电容器的电容为c耳二午U OX10-3X10-3考点二创新性实验［例3］［实验器材的创新］（2022•福建漳州模拟）利用如图所示的电路观察电容器的充放电现象先将选择开关合到“1”，使电容器充电至稳定后进行如下两种操作⑴若将开关S合到“2”，则二极管（选填“DJ或私”）发光（如图中口通过向上电流时可发光,D2反之）⑵保持开关S合在“1”，适当增大电容器两极板间距离的过程中，二极管（选填“DJ或e”）发光解析

（1）先将选择开关合到“1”，使电容器充电至稳定后，则电容器的上极板带正电,下极板带负电;若将开关S合到“2”后,此时电容器上极板相当于电源正极，电容器上极板分别与口的正极、与D2的负极相连,所以二极管口通路,以发光⑵保持开关S合在“1”，适当增大电容器两极板间距离的过程中，增大两板间距离时，电容减小，电压不变，由Q二UC可知电荷量应减小，所以则会形成反向放电，电流为逆时针，依题意，二极管口通路、D2不通，故D发光答案⑴Eh

（2）D1［例4］［实验情境的创新］（2023•江苏扬州模拟）电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可以捕捉瞬时的电流变化,它与计算机相连,可显示电流随时间的变化图甲直流电源电动势E二8V、内阻不计，充电前电容器带电荷量为零先使S与“1”端相连,电源向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曲线如图乙所示计一算电机流传感器匚

（1）在电容器充电与放电过程中，通过电阻Ro的电流方向（选填“相同”或“相反”）

（2）已知乙图中SI233mA-s,则该电容器的电容值为FF（结果保留2位有效数字）⑶由甲、乙两图可判断阻值R（选填或）R解析

（1）由题图甲可知，电容2O器充电时，通过电阻R的电流方向向左,放电时通过Ro的电流方向向右,故在电容器充电与放电过程中，通过电阻Ro的电流方向相反

（2）由于电源内阻不计,可知电容器两端电压等于电源电动势，则该电容器的电容值为g015F233A.sU E8V⑶由题图乙可知,充电时的最大电流大于放电时的最大电流,则可知R RO12答案

（1）相反

（2）

0.15

（3）［例5］［实验方法的创新］在“观察电容器的充、放电现象”实验中A.电容器的击穿电压为10VB.电容器的额定电压为10VC.电容器在10V电压下才正常工作⑴用如图甲所示的电容器做实验，电容器外壳上面标明的“10V”的含义是⑵将直流电源、电阻、电容器、电流表、开关等连成如图乙所示的实验电路、请根据图乙连接图丙的实物图⑶电流传感器可以像电流表一样测量电流,不同的是反应比较灵敏，可以和计算机相连直接显示电流与时间的变化图像按如图丁所示电路图连接好实验电路,开关S与2接通待充电完成后,开关S与1接通，电容器通过电阻放电，通过电阻R的电流方向为（选填“向左”或“向右”）电容器放电过程中，电流随时间变化的规律如图戊所示，计算机可以得出计t图像所围的区域面积为

0.869mA-s,电阻R为500，直流电源电压恒为2V,该电容器电容为uFo（结果保留3位有效数字）t/mA接计算机解析

（1）电容器外壳上标明的“10V”的含义是指电容器的额定电压为10V,故A、C错误,B正确⑵根据题图乙的电路图,连接实物图如图所示⑶由题图丁的电路图可知，充电时，电容器的上极板与电源的正极相连,故上极板带正电,所以放电时通过电阻的电流向右由图戊可知，图线的面积为电荷量,X10-4C,由电容的公式0*435u Fo答案⑴B

（2）图见解析

（3）向右435。