第9章 实验10 观察电容器的充、放电现象（PPT课件）-【正禾一本通】2024高考物理高三一轮总复习高效讲义（新教材新高考）

2024版·物理（①） 第九章 静电场 实验十　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.掌握电容器充、放电过程中，电路中的电流和电容器两端电压的变化规律。 备考第1步——理清实验过程，注意实验事项 一、实验器材 电源、 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。 二、实验原理 1．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。 2．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。 三、实验过程 1．调节直流可调电源，输出为6 V，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。 3．打开电源，把双联开关S打到上面，使触点1和触点2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．把双联开关S打到下面，使触点3和触点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。 四、数据处理及误差分析 1．实验记录和分析 实验项目 实验现象 电容器充电 灯泡 亮度由明到暗最后熄灭 电流表1 读数由大到小最后为零 电压表 读数由小到大最后为6 V 电容器放电 灯泡 亮度由明到暗最后熄灭 电流表2 读数由大到小最后为零 电压表 读数由大到小最后为零 2．实验结论：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。 3．误差分析：本实验中的误差主要取决于电流传感器的灵敏度与计算机数据收集处理软件的准确性。 【注意事项】 [实验原理]　　　 ①电容器充电过程中Q、U、E均增大，放电过程反之。 ②电容器充电后，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。 [实验过程]　　　 ①电流表要选用小量程的灵敏电流表。 ②要选择大容量的电容器。 ③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，避免烧坏电流表。 [数据处理]　　　 电路中的平均电流为 [误差分析]　　　 减小误差：提高电流传感器的灵敏度，用精密的计算机软件处理数据。 备考第2步——研典题破重难，透析高考考法 层级1 基础实验过关 【典例引领】 【例1】 在“用传感器观察电容器的充电和放电”的实验中，电路图如图甲所示。一位同学使用的电源电动势为10.0 V，测得放电时的I ­t图像如图乙所示。 (1)若按“四舍五入”(大于半格算一个，小于半格舍去)法，根据“I ­t 图线与两坐标轴包围面积”，电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为______ C。(结果保留2位有效数字) (2)根据以上数据估算电容器的电容为______ F。(结果保留2位有效数字) (3)如果将电阻R换为一个阻值较大的电阻，则放电过程释放的电荷量________(填“变多”“不变”或“变少”)。 解析：(1)电容器的放电图像是一条逐渐下降的曲线，而q＝It，从微元法得到，I ­t 图线与坐标轴围成的面积就表示总的电荷量，经确认：图线下共有42格，所以电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为Q＝40×0.001×0.4 C＝0.016 C。 (2)电容器充满电后所带的电荷量Q＝0.016 C，而所加电压U＝E＝10 V，所以C＝ eq \f(Q,U) ＝0.001 6 F。 (3)若将电阻换为一个阻值较大的电阻，但由于电容器电荷量一定，则所有电荷量将通过电阻R释放，只是图像变得平缓些，但总量不变。 答案：(1)0.016(0.015～0.017均正确)　(2)0.001 7(0.001 6～0.001 8均正确)　(3)不变 【跟踪训练】 1．如图甲所示是一种观察电容器充、放电的实验电路图。某同学在一次实验时的情况如下：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是I0＝490 μA，电压表的示数U0＝6.0 V，I0、U0分别是电容器放电时的初始电压和电流。断开开关S，同时开始计时，每隔5 s测一次电流I的值，将测得数据填入表格，并标在图乙坐标纸上(时间t为横坐标、电流i为纵坐标)，结果如图中小黑点“·”所示。 (1)在图乙中画出i­t图线，图线与坐标轴所围成面积的物理意义是____________ ____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (2)该电容器电容为____