第7章 实验9 观察电容器的充电、放电现象-【名师大课堂】2025年高考物理艺术生总复习必备（word教师用书）

实验九　观察电容器的充电、放电现象 一、实验原理 1．电容器的充电过程 当S接1时，电容器接通电源，与电源正极相接，电容器极板的自由电子在电场力的作用下将经过电源向与电源负极相接的下极板移动，正极由于失去负电荷而带正电，负极由于获得负电荷而带负电，正、负极板所带电荷大小相等，符号相反，如图甲所示．电荷定向移动形成电流，由于同性电荷的排斥作用，所以开始时电流最大，以后逐渐减小，在电荷移动的过程中，电容器极板储存的电荷不断增加，当电容器两极板间的电压U等于电源电压E时，电荷停止移动，电流I＝0. 2．电容器的放电过程 当S接2时，电容器的两极板用导线连接起来，电容器C正极板上的正电荷与负极板上的负电荷中和，两极板的电荷量逐渐减少，表现为电流逐渐减小，电压也逐渐减小为零(如图乙所示). 二、实验器材 电源、单刀双掷开关、平行板电容器、电流表和电压表． 三、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，电路图如图所示． 3．打开电源，把单刀双掷开关S接通触点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．把单刀双掷开关S接通触点3，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． 四、数据处理 实验项目 实验现象 电容器 充电 灯泡 亮度由亮到暗最后熄灭 电流表1 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 灯泡 亮度由亮到暗最后熄灭 电流表2 读数由大到小最后为零 电压表 读数由大到小最后为零 五、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． 　用下列器材测量电容器的电容：一块多用电表，一台直流稳压电源，一个待测电容器(额定电压16 V)，定值电阻R1＝100 Ω，定值电阻R2＝150 Ω，电流传感器、数据采集器和计算机，单刀双掷开关S，导线若干．实验过程如下： 实验次数 实验步骤 第1次 ①将电阻R1等器材按照图甲所示的电路图正确连接电路，将开关S与1端连接，电源向电容器充电 ②将开关S掷向2端，测得电流随时间变化的i­t曲线如图乙中的实线所示 第2次 ③用电阻R2替换R1，重复上述实验步骤①②，测得电流随时间变化的i­t曲线如图丙中的某条虚线所示 说明：两次实验中电源输出的直流电压恒定且相同 请完成下列问题： (1)第1次实验中，电阻R1两端的最大电压U＝__9__V.利用计算机软件测得i­t曲线和两坐标轴所围的面积为90 mA·s，已知电容器放电时其内阻可以忽略不计，则电容器的电容为C＝__1.0×10-2__F. (2)第2次实验中，电流随时间变化的i­t曲线应该是图丙中的虚线__c__(选填“b”“c”或“d”)，判断依据是__两次放电电荷量相等，图形与t轴围成的面积相等，另由于R2>R1，开关掷向2端的瞬间放电电流较小__． 学科网（北京）股份有限公司 $$