第十章 4.第2课时 实验：观察电容器的充、放电现象-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理必修3同步课堂高效讲义配套课件（人教版）

　　　　 第十章　静电场中的能量 4．电容器的电容 第2课时　实验：观察电容器的充、放电现象 实验探究 应用拓展 细研过程 梳理要点 课 时 精 练 内 容 索 引 2 3 4 5 6 1 细研过程 梳理要点 索引 一、实验原理 1．充电过程 (1)电路图如图甲所示 (2)特点 ①有充电电流，电流方向为流入电容器正极板，电流由大到小。 ②电容器所带电荷量增加。 ③电容器两极板间电压升高。 ④电容器两极板间电场强度增加。 当电容器充电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器两极板间电压与充电电压相等。 情境导学 2．放电过程 (1)电路图如图乙所示 (2)特点 ①有放电电流，电流方向是从正极板流出，电流由大变小。 ②电容器所带电荷量减少。 ③电容器两极板间电压降低。 ④电容器两极板间电场强度减弱。 当电容器放电结束后，电路中无电流。电容器的放电过程实际上是正、负电荷中和的过程。 二、实验器材 直流电源、单刀双掷开关、平行板电容器、电流表、电压表、定值电阻、导线若干。 三、实验步骤 1．按图丙连接好电路。 2．把单刀双掷开关S接1，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接2，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。 四、实验记录和分析 实验项目 实验现象 电容 器充 电 电流 方向：由电源的正极流向电容器的正极板 大小：迅速增大到某一数值，随后逐渐减小至0 电压 增大，最后稳定到某一数值 电容 器放 电　 电流 方向：由电容器的正极板经过电阻R流向电容器的负极板 大小：迅速增大到某一数值，随后逐渐减小至0 电压 减小，最后为0 五、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，在电路中串联一个定值电阻，以免烧坏电流表。 实验探究 应用拓展 索引 例1　如图所示的实验电路，可研究电容器的充、放电。先使开关S与1端相连，电源给电容器充电，然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电。 (1)电容器在充电的过程中，电容器所带电荷量________。 A．不变　　　　B．变大　　　　C．变小 一　电容器充、放电现象的定性分析 √ (2)电容器在放电的过程中，电容器的电容________。 A．不变　　　　B．变大　　　　C．变小 电容器在充电的过程中，两板之间电压升高，电容器的电容不变，则电容器的电荷量增加，故选B。 √ 电容器的电容由电容器本身特性决定，与电容器是否正在充、放电及带电荷量无关，则电容器在放电的过程中，电容器的电容不变，故选A。 (3)传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I­t曲线，该图像________(选填“是”或“不是”)一条直线。 答案：不是 根据I＝ ，可知I­t图像不是一条直线。 针对练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 电容器充、放电过程中会有电荷发生定向移动，外电路产生变化的电流，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器的电场能，C错误；放电过程中电容器中的电场能转化为其他形式的能，D正确。 √ √ 针对练2．(多选)(2023·广东省江门市月考)某探究小组用电流和电压传感器探究电容器的充、放电现象。如图所示，单刀双掷开关S先与a端相接，待稳定后改接b端，则下列关于电容器在充、放电过程中的I ­t图像和U ­t图像可能正确的是 √ √ 索引 当单刀双掷开关S先与a端相接时电源对电容充电，电流为顺时针方向，且逐渐减小；稳定时，回路中电流为零；待稳定后改接b端，则电容器放电，电流为逆时针方向(与充电时电流方向相反)，且逐渐减小，故A正确，B错误；电容器充电过程，电容器的带电量逐渐增大，电压逐渐增大；稳定时，回路中电流为零，电容器两端电压保持不变；电容器放电过程，电容器的带电量逐渐减小，电压逐渐减小，故C正确，D错误。 二　电容器充、放电现象的定量计算 例2 电流传感器可以像电流表一样测量电流，不同的是反应比较灵敏，且可以和计算机相连，显示出电流与时间的变化图像。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8 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。