066电容器的充电与放电实验 精讲精练-2022届高三物理一轮复习疑难突破微专题

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066 电容器的充电与放电及其实验
　一.必备知识
1.电容器的组成：由两个彼此绝缘又相距很近的导体组成。最简单的电容器是平行板电
容器。
2.电容器的充电、放电
①充电：两极板的电荷量增加，极板间的电场强度增大，电源的能量不断储存在电容器
中。
②放电：电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。
③充电时电流流入正极板，放电时电流流出正极板。
3．电容
(1)定义：电容器所带的电荷量 Q与电容器两极板之间的电势差 U之比，叫作电容器的电
容。其中“电容器所带的电荷量 Q”，是指一个极板所带电荷量的绝对值。
(2)定义式：C＝。推论：C＝。
(3)单位：法拉(F)，1 F＝106 μF＝1012 pF。
(4)物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。
(5)决定因素
电容 C的大小由电容器本身结构(大小、形状、正负极相对位置及电介质)决定，与电容
器是否带电及所带电荷量(或两端所加电压)无关。
4．平行板电容器的电容
(1)影响因素：平行板电容器的电容与极板的正对面积成正比，与两极板间电介质的相对
介电常数成正比，与极板间的距离成反比。
(2)决定式： C＝，k为静电力常量。
5．常用电容器
(1)分类：从构造上看，可分为固定电容器和可变电容器。
(2)击穿电压与额定电压：加在电容器极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，
电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压叫作击穿电压；电容器外壳上标的电压是工作
电压，或称额定电压，这个数值比击穿电压低。
二.实验：观察电容器的充、放电现象
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066 电容器的充电与放电及其实验
1．实验电路及器材
如图所示，把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成实验
电路。
2．实验步骤
(1)把开关 S接1，观察电流表及电压表指针的偏转。
(2)把开关 S接2，观察电流表及电压表指针的偏转。
3．实验现象
(1)充电现象：把开关 S接1时，可以看到电压表示数迅速增大，随后逐渐稳定在某一数
值。通过观察电流表可以知道，充电时电流由电源的正极流向电容器的正极板，充电电流逐
渐减小至 0。
(2)把开关 S接2时，观察电流表可以知道，放电电流由电容器的正极板经过电阻 R流向
电容器的负极板，放电电流减小，最后减小到 0。同时可以看到，电压表示数减小，最后减
小到 0。
4. 实验创新：用传感器观察电容器的充、放电过程
电流传感器可以像电流表一样测量电流。不同的是，它的反应非常快，可以捕捉到瞬间
的电流变化。此外，由于它与计算机相连，还能显示出电流随时间变化的 It 图像。本实验中
电源用直流 8 V 左右，电容器可选几十微法的电解电容器。
(1)用传感器观察电容器的充电过程
按如图甲所示连接电路。先把 S拨至 1，并接通足够长的时间，使电容器将所带的电荷量
都释放掉，从而不带电。然后把开关 S掷向 2端，电源向电容器充电，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电流—时间图像如图乙。
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066 电容器的充电与放电及其实验
(2)用传感器观察电容器的放电过程
按如图丙所示连接电路。先使开关 S与1端相连，电源向电容器充电，这个过程可在短
时间内完成。然后把开关 S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 It 图像如图丁。
(3)电容器充电(或放电)的It 图像与时间轴围成的面
积表示电容器充电完毕所带的(或放电过程中全部释放的)电荷量。
提示：电容器充、放电的快慢与电阻 R和电容 C的大小有关。定性分析如下：电容器充、
放电的平均电流＝，而 Q＝t，所以 R越大越小，t越长。根据 Q＝CU，Q＝t，C越大，充满
电时的电荷量 Q越大，t越长。
5.由电容器充(放)电的 It 图像可得到的结论：
(1)电容器的充、放电过程中，电流都随时间越来越小，电路稳定时电流为 0。
(2)电容器在全部充电(或放电)过程中储存(或释放)的电荷量可用 It 图像与两坐标轴所围图
形的面积表示。
(3)电容器的电容可根据电容器充、放电过程中 It 图像与两坐标轴所围图形的面积和电容
器充电结束或放电开始时两极板间的电势差，由 C＝计算。
(4)电容器充、放电过程中的最大电流(即It 图像中 t＝0时刻的电流)：Im＝，其中 U是电
容器充电结束或放电开始时两极板间的电势差，R是充电电路(或放电电路)中除电容器外其他
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摘要：

066电容器的充电与放电及其实验　一.必备知识1.电容器的组成：由两个彼此绝缘又相距很近的导体组成。最简单的电容器是平行板电容器。2.电容器的充电、放电①充电：两极板的电荷量增加，极板间的电场强度增大，电源的能量不断储存在电容器中。②放电：电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。③充电时电流流入正极板，放电时电流流出正极板。3．电容(1)定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U之比，叫作电容器的电容。其中“电容器所带的电荷量Q”，是指一个极板所带电荷量的绝对值。(2)定义式：C＝。推论：C＝。(3)单位：法拉(F)，1F＝106μF＝1012pF。(4)物理意义...

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