10.4 专题 实验：观察电容器的充、放电现象 课件高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.pptx

第十章静电场中的能量;;;一、实验原理和器材装置;二、实验步骤和数据处理;1.实验步骤;三、注意事项和实验结果;[典例1]（2023·新课标卷22题）在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下：电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干。

（1）用多用电表的电压挡检测电池的电压。检测时，红表

笔应该与电池的（选填“正极”或“负极”）接触。

（2）某同学设计的实验电路如图（a）所示。先将电阻箱

的阻值调为R1，将单刀双掷开关S与“1”端相接，记录电

流随时间的变化。电容器充电完成后，开关S再与“2”端

相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是。（填正确答案标号）

A.迅速变亮，然后亮度趋于稳定

B.亮度逐渐增大，然后趋于稳定

C.迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭

（3）将电阻箱的阻值调为R2（R2＞R1），再次将开关S与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情况。两次得到的电流I随时间t变化如图（b）中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值为（选填“R1”或“R2”）时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的（选填“电压”或“电荷量”）。;[典例2]（2023·山东高考14题）电容储能已经在电动汽车，风、光发电，脉冲电源等方面得到广泛应用。某同学设计图甲所示电路，探究不同电压下电容器的充、放电过程，器材如下：

电容器C（额定电压10V，电容标识不清）；

电源E（电动势12V，内阻不计）；

电阻箱R1（阻值0～99999.9Ω）；

滑动变阻器R2（最大阻值20Ω，额定电流2A）；

电压表V（量程15V，内阻很大）；

发光二极管D1、D2，开关S1、S2，电流传感器，计算机，

导线若干。回答以下问题：

（1）按照图甲连接电路，闭合开关S1，若要升高电容器

充电电压，滑动变阻器滑片应向端滑动（选填“a”或“b”）。

（2）调节滑动变阻器滑片位置，电压表表盘如图乙所示，示数为V（保留1位小数）;（3）继续调节滑动变阻器滑片位置，电压表示数为8.0V时，开关S2掷向1，得到电容器充电过程的I－t图像，如图丙所示。借鉴“用油膜法估测??酸分子的大小”实验中估算油膜面积的方法，根据图像可估算出充电结束后

，电容器存储的电荷量为C（结果

保留2位有效数字）。

（4）本电路中所使用电容器的电容约为F

（结果保留2位有效数字）。

（5）电容器充电后，将开关S2掷向2，发光二

极管（选填“D1”或“D2”）闪光。

;[练习1]某同学用如图所示电路研究电容器。先将单刀双掷开关S与1相接，过一会儿后，再将开关与2相接。下列说法正确的是()

A．在开关与1相接时，无电流通过电流表

B．在开关与2相接时，有电流通过电流表

C．在开关与1相接时，电流表一直有稳定的示数

D．在开关与2相接时，无电流通过电流表

;[练习2]如图甲所示是一种测量电容的实验电路图，实验是通过对高阻值电阻放电的方法，测出电容器充电至电压为U时所带的电荷量Q，从而再求出待测电容器的电容C。某同学实验时的情况如下：

a．按图甲所示的电路图连接好实验器材；

b．接通开关S，调节电阻箱R的阻值，使

小量程电流表的指针偏转接近满刻度，记

下此时电流表的示数I0＝490μA，电压表

的示数U0＝8.0V，I0、U0分别是电容器放电时的初始电流和电压；

c．断开开关S，同时开始计时，每隔5s或10s测读一次电流i的值，将测得数据填入表格，并标示在图乙的坐标纸上(时间t为横坐标，电流i为纵坐标)，结果如图乙中小黑点所示；(1)在图乙中画出i-t图线。(2)图乙中图线与坐标轴所围成面积的物理意义是__________________________________________________。

(3)该电容器的电容为_______________F(结果保留两位有效数字)。

_______;[练习3]在“用传感器观察电容器的充电和放电”实验中，电路图如图甲所示。一位同学使用的电源电压为10.0V，测得放电的I-t图像如图乙所示。

(1)若按“大于半格算一个，小于半格舍去”法，根据“I-t图线与两坐标轴所围面积”，电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为_________________________C。(结果保留两位有效数字)

(2)根据以上数据估算电容器的电容值为__________________________________F。(结果保留两位有效数字)

(3)如果将电阻R换一个阻值更大的电阻，

则放电过程释放的电荷量________(选填

“变多”“不变”或“变少”)。

;[练习4]电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术