第9章 第3讲 电容器 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

第3讲电容器实验：观察电容器的充、放电现象带电

粒子在电场中的直线运动

目标要求 1.了解电容器的充电、放电过程，会计算电容器充、放电电荷量.2.了解影响平行板电容器电容大小的因素，能利用公式判断平行板电容器电容的变化.3.利用动力学、功能观点分析带电粒子在电场中的直线运动．

考点一实验：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的增多，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．

考向1电容器充、放电现象的定性分析

例1(2022·北京卷·9)利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中E为电源，R为定值电阻，C为电容器，A为电流表，V为电压表．下列说法正确的是()

A．充电过程中，电流表的示数逐渐增大后趋于稳定

B．充电过程中，电压表的示数迅速增大后趋于稳定

C．放电过程中，电流表的示数均匀减小至零

D．放电过程中，电压表的示数均匀减小至零

听课记录：_______________________________________________________________

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考向2电容器充、放电现象的定量计算

例2(2023·山东省实验中学模拟)电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛．使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程．电路中的电流传感器与计算机相连，可以显示电路中电流随时间的变化关系．图甲中直流电源电动势E＝8 V，实验前电容器不带电．先使S与“1”端相连给电容器充电，充电结束后，使S与“2”端相连，直至放电完毕．计算机记录的电流随时间变化的i－t曲线如图乙所示．

(1)乙图中阴影部分的面积S 1________S 2；(选填“>”“<”或“＝”)

(2)计算机测得S 1＝1 203 mA·s ，则该电容器的电容为________F ；(保留两位有效数字) (3)由甲、乙两图可判断阻值R 1________R 2.(选填“>”“<”或“＝”)

考点二 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 ＝Q U

.

(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 ＝εr S

4πkd

.

1．电容器的电荷量等于两个极板所带电荷量绝对值的和．( ) 2．电容器的电容与电容器所带电荷量成正比，与电压成反比．( )

3．放电后电容器的电荷量为零，电容也为零．()

1．两类典型问题

(1)电容器始终与恒压电源相连，电容器两极板间的电势差U保持不变．

(2)电容器充电后与电源断开，电容器两极板所带的电荷量Q保持不变．

2．两类典型动态分析思路比较

考向1两极板间电势差不变

例3(2022·重庆卷·2)如图为某同学采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的装置示意图，电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化上下移动，两极板间电压不变．若材料温度降低时，极板上所带电荷量变少，则()

A．材料竖直方向尺度减小

B．极板间电场强度不变

C．极板间电场强度变大

D．电容器电容变大

听课记录：_______________________________________________________________

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考向2两极板电荷量不变