第1章 8 第2课时 实验：观察电容器的充放电现象-【精讲精练】2023-2024学年高中物理必修第三册教科版（教师用书）

第2课时　实验：观察电容器的充放电现象

[学业要求与核心素养]

1．了解电容器的构造。

2．根据电路图正确连接实物图，认真观察电容器充放电的实验现象。

一、实验器材

6 V的直流电源、单刀双掷开关、平行板电容器、__电流表__、__电压表__、小灯泡。

二、进行实验

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。

三、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。

题型一　电容器充、放电现象的定性分析

　如图所示实验中，关于平行板电容器的充、放电，下列说法正确的是(　　)

A．开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带正电

B．开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带负电

C．开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带正电

D．开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带负电

[解析]　开关接1时，平行板电容器充电，上极板与电源正极相连而带正电，A正确，B错误；开关接2时，平行板电容器放电，放电结束后上、下极板均不带电，C、D错误。

[答案]　A

题型二　电容器充、放电现象的定量计算

　电流传感器可以像电流表一样测量电流，不同的是前者反应比较灵敏，且可以和计算机相连，能画出电流与时间的变化图像。如图甲是用电流传感器观察充、放电过程的实验电路图，图中电源电压为6 V。

先使开关S与1接通，待充电完成后，把开关S再与2接通，电容器通过电阻放电，电流传感器将电流信息传入计算机。显示出电流随时间变化的I­t图像如图乙所示。根据图像估算出电容器全部放电过程中释放的电荷量为____________C，该电容器电容为____________μF。(均保留三位有效数字)

[解析]　根据题图乙的含义，因Q＝It，可知图形与时间轴围成的面积表示电荷量；根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电荷量为8×10－5 C，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图像所包含的格子个数为38，所以释放的电荷量为q＝8×10－5 C×38＝3.04×10－3 C。根据电容器的电容C＝可知，C＝F≈5.07×10－4 F＝507 μF。

[答案]　3.04×10－3　507

1．(多选)关于电容器的充、放电，下列说法中正确的是(　　)

A．充、放电过程中外电路有瞬间电流

B．充、放电过程中外电路有恒定电流

C．充电过程中电源提供的电能全部转化为内能

D．放电过程中电容器中的电场能逐渐减少

解析　电容器充、放电过程中会有电荷发生定向移动，电路产生变化的瞬间电流，电容器充、放电结束，电流消失，A正确，B错误；充电过程中电源提供的电能部分转化为电容