必修 实验八 观察电容器的充放电现象-2022高考理化生必备实验图表（必修+选择性必修）

高中理化生必备实验图表 GAOZHONG LIHUASHENG BIBEI SHIYAN TUBIAO 实验八 观察电容器的充放电现象 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. 静电平衡 ： 导体中无电荷定向移动的现象 （ 1 ） 处在静电平衡状态的导体中电场强度处处为零 ， 导 体中没有电场线 。 （ 2 ） 处在静电平衡状态的导体电势处处相等 ， 导体是等 势体 ， 导体表面是等势面 。 2. 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 。 3. 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 。 4. 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 ， 储存的电能释放出来 ， 转化为其他形式的能 。 实 验 器 材 电容器 、 直流电源 、 小灯泡 、 电流表 、 电压表 。 实 验 步 骤 （ 一 ） 电容器的充电 开关 S 合向 1 ， 电容器充电 。 现象 ： （ 1 ） 白炽灯开始较亮 ， 逐步 。 （ 2 ） A 1 的读数由 变 。 （ 3 ） V 的读数变 。 （ 4 ） 最后 A 1 的大小等于 ， V 的大小 电源电压 。 （ 二 ） 电容器的放电 开关 S 合向 2 ， 电容放电 。 1. 现象 ： （ 1 ） 开始灯较亮 ， 逐渐变暗 ， 直至熄灭 。 （ 2 ） A 2 开始较 ， 逐渐变 ， 电流方向与充电方向相反 ， 直至指示为 。 （ 3 ） 开始 V 指示为电源电压 ， 逐渐 ， 直至为 。 2. 结论 ： 当电容器极板上所储存的电荷量发生变化时 ， 电路中就有电流流过 ； 若电容器极板上所储存的电荷量恒定不变 时 ， 则电路中就没有电流流过 。 数 据 处 理 电容器放电过程中 ， 每 5 s 或 10 s 读一次电流表 A 2 的示数 I ， 记录数据 。 根据以上数据 ， 在坐标纸上画出 I-t 图像 时刻 t/s 电流 I/A 乙 电容器放电 G E C I 放S + + + + - - - - I 放 A 1 A 2 V C u C + - S E 1 2 电容器充电 G E C I 充 S + + + + - - - - I 充 甲 要点提示 1. 实验过程中 ， 要选择电容值较大的电容器 。 2. 如果能够利用传感器采集数据 ， 可以更方便直观地观察到电容器充放电过程中的电流及电压的图像 。 24 物 理 直击高考 （ 2021 · 辽宁模拟 ） 某同学欲利用图 （ a ） 所示的电路图测量某电容器的电容 。 （ 1 ） 图 （ a ） 中电流表 A 1 量程为 300 μA 。 为了满足实验需要扩大量程 ， 该同学设计了图 （ b ） 所示的 电路图 。 a． 将开关 S 4 断开 ， 闭合 S 3 。 调节 R 2 ， 使电流表 A 1 和电流表 A 2 读数均为 200 μA 。 b． 将开关 S 4 闭合 ， 调节 R 1 和 R 2 ， 保证电流表 A 2 读数不变 ， 则当电流表 A 1 读数是 μA 时 ， 电流表 A 1 与 R 1 并联可以作为 600 μA 的电流表使用 。 （ 2 ） 该同学改表后 ， 开始利用图 （ a ） 所示的电路图测量电容器 的电容 ， 具体操作如下 ： a． 按图 （ a ） 接好实验电路 ， 在图 （ c ） 中将缺失的导线用笔画 线补充完整 ； b． 将图 （ c ） 中的单刀双掷开关 S 2 接 “ a ”， 记下此时电压表读 数 6.2 V ； c． 调节图 （ c ） 中滑动变阻器的滑片 P 至阻值最大 ， 将单刀双 掷开关 S 2 接 “ b ” 同时开始计时 ， 每 5 s 或 10 s 读一次电流表 A 1 （ A 1 的表盘没变 ） 的示数 i ， 记录数据 ； d． 以 i 为纵轴 、 t 为横轴 ， 在坐标纸上绘制点 ， 请用平滑曲线在图 （ d ） 中画出 i-t 图线 ； e． 根据实验结果和图像 ， 估算电容器的电容 C= F 。 （ 结果保留 3 位有效数字 ） 解析： （1） 电流表 A 1 量程为 300 μA 。 为了满足实验需要扩大量程 ， 电流表 A 1 与 R 1 并联作为 600 μA 的电流表使用 ， 则 R 1 电阻值等于电流表 A 1 的内阻 ， 通过电流表 A 1 的电流等于通过电阻 R 1 的电流 ， 所以当电流表 A 1 读数是 100 μA 时 ， 电流表 A 1 与 R 1 并联可以作为 600 μA 的电流表使用 。 （ 2