(配套教参)第七章 实验九 观察电容器的充、放电现象-【高考领航】2024高考物理大一轮复习教师用书word+课件PPT（新教材，人教版）

实验九　观察电容器的充、放电现象 一、实验基本技能 1．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)理解电容器充、放电过程中，电路中的电流和电容器两端电压的变化规律。 2．实验原理 如图所示，当开关拨到位置“1”时，电源E对电容器充电；当开关拨到位置“2”时，电容器放电。在充电和放电过程中，利用电流计观察电路的电流大小和方向的变化，利用电压表观察电容器两极板间电压的变化，进而判断电容器两极板储存电荷量的变化。 3．实验器材 电源、单刀双掷开关、平行板电容器、多用电表、电流表和电压表。 4．实验步骤 (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。 (3)打开电源，把双掷开关S打到上面，使开关拨到位置“1”，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)把双掷开关S打到下面，使开关拨到位置“2”，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。 二、规律方法总结 1．数据处理 实验项目 实验现象 电容器充电 安培表 读数由大到小最后为零 伏特表 读数由小到大最后为6 V 电容器放电 安培表 读数由大到小最后为零 伏特表 读数由大到小最后为零 2.实验结论 (1)充电过程电源正极向极板供给正电荷，负极向极板供给负电荷。电荷在电路中定向移动形成电流，两极板间有电压。S刚合上时，电源与电容器之间存在较大的电压，使大量电荷从电源移向电容器极板，产生较大电流，随着极板电荷的增加，极板间电压增大，电流减小。当电容器两极板间电压等于电源电压时，电荷不再定向移动，电流为0。 (2)放电过程中，由于电容器两极板间的电压使回路中有电流产生。开始这个电压较大，因此电流较大，随着电容器极板上的正、负电荷的中和，极板间的电压逐渐减小，电流也减小，最后放电结束，极板间不存在电压，电流为0。 结论：当电容器极板上所储存的电荷发生变化时，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。电路中的平均电流为I＝。 3．注意事项 (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)实验过程中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。 考点一　教材原型实验(基础考点) 1．如图为研究电容器充放电现象的实验电路图，开始电容器不带电。实验开始时，首先将开关S合向1，这时观察到灵敏电流计G有短暂的示数，这说明电路中有电流流过，这一过程叫作 ，经过这一过程，电容器的两极板就会带上等量的异号电荷，其上极板带 电荷(选填“正”或“负”)，电路稳定后灵敏电流计G的示数为零。当把开关S由1合向2时，有 (选填“自左向右”或“自右向左”)流过灵敏电流计G的短暂电流，这个过程叫 。 解析：将开关S合向1，电源与电容器连通，电路中有电流流过，说明电源在给电容器储存电荷，这一过程叫作充电；经过这一过程，电容器的两极板就会带上等量的异号电荷，其上极板带正电荷；当把开关S由1合向2时，从电势高的正极板能形成电流到电势低的负极板，则有自右向左流过灵敏电流计G的短暂电流，这个过程叫放电。 答案：充电　正　自右向左　放电 2．如图是用高电阻放电法测电容的实验电路图。其原理是测出电容器在充电电压为U时所带的电荷量Q，从而求出其电容C。该实验的操作步骤如下： (1)按电路图接好实验电路； (2)接通开关S，调节电阻箱R的阻值，使微安表的指针接近满刻度。记下这时的电压表读数U0＝6.2 V和微安表读数I0＝490 μA； (3)断开开关S并同时开始计时，每隔5 s或10 s读一次微安表的读数i，将读数记录在预先设计的表格中； (4)根据表格中的12组数据，以t为横坐标，i为纵坐标，在坐标纸上描点(图中用“×”表示)。 根据以上实验结果和图像，可以估算出当电容器两端电压为U0时该电容器所带的电荷量Q0约为 C，从而算出该电容器的电容约为 F。 解析：(4)按照图中的点，用平滑曲线把它们依次连接起来，得到i-t图线，如图所示，图线和横轴所围的面积就是放电荷量，即原来电容器的带电荷量。每小格相当于2.5×10－4 C，用四舍五入法数得小方格有32个，所以Q0＝8×10－3 C。再由C＝，得C≈1.3×10－3 F。 答案：(4)8×10－3　1.3×10－3 考点二　拓展创新实验(能力考点) 维度1　实验目的的创新 　在测定电容器电容值的实验中，将电容器、电压传感器、阻值为3 kΩ的电阻R、电源、单刀双掷开关按图甲所示电路图进行连接。先使开关S与1端相连，电源向电容器