精品解析：9.4 实验：观察电容器的充、放电现象 带电粒子在电场中的直线运动（讲）

第九章 静电场 第3讲　实验：观察电容器的充、放电现象 带电粒子在电场中的直线运动 一、实验：观察电容器的充、放电现象 1.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，在静电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________电子而带________电，负极板因____________电子而带________电。正、负极板带________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________（填“大”或“小”），以后随着极板上电荷增多，电流逐渐________（填“增大”或“减小”），当电容器两极板间电压等于电源电压时，电荷停止定向移动，电流I＝0。 （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________。在电子移动过程中，形成电流。 放电开始电流较________（填“大”或“小”），随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐________（填“增大”或“减小”），两极板间的电压也逐渐减小到零。 2.实验步骤 （1）按图连接好电路。 （2）把单刀双掷开关S打在上面，使触点1与触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中。 （3）将单刀双掷开关S打在下面，使触点3与触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中。 （4）记录好实验结果，关闭电源。 3.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。 二　电容器及平行板电容器的动态分析 1.电容器 （1）组成：由两个彼此________又相距很近的导体组成。 （2）带电荷量：一个极板所带电荷量的______。 （3）电容器的充、放电： ①充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的________________，电容器中储存电场能。 ②放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中____________转化为其他形式的能。 2.电容 （1）定义：电容器所带的________与电容器两极板之间的________________之比。 （2）定义式：C＝。 （3）单位：法拉（F）、微法（μF）、皮法（pF）。1 F＝________ μF＝________ pF。 （4）意义：表示电容器________________本领的高低。 （5）决定因素：由电容器本身物理条件（大小、形状、极板相对位置及电介质）决定，与电容器是否带电及电压________。 3.平行板电容器的电容 （1）决定因素：两极板的________________、电介质的______________、________________。 （2）决定式：C＝。 考点一　实验：观察电容器的充、放电现象 典例精析 变式巩固 【例题1】 1. 如图甲所示是一种测量电容的实验电路图，实验是通过对高阻值电阻放电的方法测出电容器充电至电压为U时所带的电荷量Q，从而再求出待测电容器的电容C。某同学在一次实验时的情况如下： a．按图甲所示的电路图连接好电路； b．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I0=490μA，电压表的示数U0=8.0V。 c．断开开关S，同时开始计时，每隔5s或10s测读一次电流I的值，将测得数据填入表格，并标示在图乙的坐标纸上（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I-t图线________________； (2)图乙中图线与坐标轴所围成面积的物理意义是__________________________； (3)该电容器电容为_________F(结果保留两位有效数字）； (4)若某同学实验时把电压表接在E、D两端，则电容的测量值比真实值_________（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。 【变式题】 2. 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，这过程叫做_____，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。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_____。 【例题2】 3. 某实验小组利用图（a）所示电路测量一电容器的电容，实验器材有：待测电容器（电容标称值C0＝1000μF）、6节干电池、定值电阻R、电压传感器、电流传感器、计算机、单刀双掷开关S、导线若干。 请回答下