第九章 实验十 观察电容器的充、放电现象-【创新思维】2024高考物理一轮复习高考总复习配套课件（人教版 新教材 新高考）

实验十　观察电容器的充、放电现象 一轮·物理 实验知识 ·基础落实 跟踪检测 · 巩固提升 实验要点· 互动探究 1 一、实验目的 1．观察电容器的充、放电现象； 2．掌握应用计算机及传感器采集数据信息。 一轮·物理 实验知识 ·基础落实 跟踪检测 · 巩固提升 实验要点· 互动探究 二、实验原理 1．电容器的充电过程 如图所示，当开关S接1时，电容器接通电源， 在电场力的作用下自由电子从正极板经过电源 向负极板移动，正极板因失去电子而带正电， 负极板因获得电子而带负电。正、负极板带等 量的正、负电荷。电荷在移动的过程中形成电流。在充电开始时电流比较大，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小，当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止移动，电流I＝0。 一轮·物理 实验知识 ·基础落实 跟踪检测 · 巩固提升 实验要点· 互动探究 2．电容器的放电过程 如图所示，当开关S接2时，相当于将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生中和。在电子移动过程中形成电流，放电开始电流较大，随着两极板上的电荷量逐渐减少，电路中的电流逐渐减小，两极板间的电压也逐渐减小到零。 一轮·物理 实验知识 ·基础落实 跟踪检测 · 巩固提升 实验要点· 互动探究 三、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、导线若干。 四、实验步骤 1．关闭电源开关，按图连接实物图。 一轮·物理 实验知识 ·基础落实 跟踪检测 · 巩固提升 实验要点· 互动探究 2．打开电源，把双掷开关S打到上面，使触点1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。 3．把双掷开关S打到下面，使触点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。 4．记录好实验结果，关闭电源。 一轮·物理 实验知识 ·基础落实 跟踪检测 · 巩固提升 实验要点· 互动探究 五、数据处理 实验项目 实验现象 电容器 充电 电流表 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 电流表 读数由大到小最后为零 电压表 读数由大到小最后为零 一轮·物理 实验知识 ·基础落实 跟踪检测 · 巩固提升 实验要点· 互动探究 六、误差分析 1．电压表读数及电流计不够灵敏造成偶然误差。 2．充放电时间较短、记录现象不够准确出现偶然误差。 3．电容器电容较小和电源不稳定造成系统误差。 一轮·物理 实验知识 ·基础落实 跟踪检测 · 巩固提升 实验要点· 互动探究 七、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。 一轮·物理 实验知识 ·基础落实 跟踪检测 · 巩固提升 实验要点· 互动探究 1．在“观察电容器的充、放电现象”实验中，对给定电容值为C的电容器充电后放电，无论采用何种放电方式，其两极间的电势差U随电荷量Q的变化图像都相同。 (1)请在图1中画出上述U­Q图像。类比直线运动中由v­t 图像求位移的方法，可以推导出两极间电压为U时电容器所储存的电能Ep＝________(用C和U表示)。 答案：(1)图见解析 一轮·物理 实验知识 ·基础落实 跟踪检测 · 巩固提升 实验要点· 互动探究 一轮·物理 实验知识 ·基础落实 跟踪检测 · 巩固提升 实验要点· 互动探究 (2)在如图2所示的放电电路中，R表示电阻。通过改变电路中元件的参数对同一电容器用相同的电压充电后进行两次放电，对应的Q­t曲线如图3中Ⅰ、Ⅱ所示。 ①Ⅰ、Ⅱ两条曲线不同是____的改变造成的； ②在实际应用中，有时需要电容器快速放电， 有时需要电容器均匀放电。依据①中的结论，说明实现这两种放电方式的途径_________________________________________________________ ______________________________________。 R 减小电阻R，可以实现对电容器更快速放电；增大电阻R，可以实现更均匀放电 一轮·物理 实验知识 ·基础落实 跟踪检测 · 巩固提升 实验要点· 互动探究 解析：(2)由题图3可知，Ⅰ、Ⅱ两次放出的电荷量相等，由Q＝CU＝CE知，两次电源电动势相等，故Ⅰ、Ⅱ两条曲线不同并不是E的改变造成的，只能是R的改变造成的。减小电阻R时，刚开始放电瞬间电流大，曲线上该点切线斜率大，即为曲线Ⅰ，短时间内放出的电荷量更多，故可以实现对电容器快速放电；增大电阻R时，放电瞬间电流小，即为直线Ⅱ，可以实现更均匀地放电。 一轮·物理 实验知识 ·基础落实 跟踪检测 · 巩固提升 实验要点· 互动探究 (3)若某电容器的额定电压为2.7