超级电容的充放电实验曲线测试(含答案)
2024届全国高考复习物理历年好题专项(实验：观察电容器的充、放电)练习(附答案)
2024届全国高考复习物理历年好题专项（实验：观察电容器的充、放电）练习1.[2022ꞏ北京卷]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零2．利用DIS 电流传感器可以测量电容器的电容．让充电后的电容器通过大电阻R 放电，电流传感器A 与计算机连接，记录放电电流I 随时间t 变化的图像，图像与坐标轴围成的面积，数值上等于电容器的带电荷量Q(可用DIS 系统软件计算)Q 与充电电压U 的比值即为电容器的电容C.(1)图1、图2为放电法测量电容的两种电路原理图，开关S 先与1端相连，充电结束后，读出电压表的示数．然后把开关掷向2端，记录I - t 图像，测量出电容器的带电荷量Q.在两图中，实验系统误差较大的是________(选填“图1”或“图2”)，原因是________________________________________________________对实验的影响，使电容测量值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).(2)DIS 系统软件记录的放电电流I 随时间t 变化的图像可能是________．3．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R 1＝100 Ω，定值电阻R 2＝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R 1等器材按照图甲正确连接电路，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i - t 曲线如图乙中的实线a 所示．第2次③用电阻R 2替换R 1，重复上述实验步骤①②，测得电流随时间变化的i - t曲线如图乙中的某条虚线所示．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)充电完毕后，该电容器________(选填“上”或“下”)极板带正电荷．若电容器的放电的电荷量为Q，则电容器所带的电荷量为________．(2)第2次实验中，电阻R2两端的最大电压与第一次实验中电阻R1两端的最大电压________(选填“相等”“大于”或“小于”)，电流随时间变化的i - t曲线应该是图丙中的虚线________(选填“b”“c”或“d”).4．在“用传感器观察电容器的充、放电过程”实验中，按图1所示连接电路．电源电动势为8.0 V，内阻可以忽略．单刀双掷开关S先跟2相接，某时刻开关改接1，一段时间后，把开关再改接2.实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况．(1)开关S改接2后，电容器进行的是________(选填“充电”或“放电”)过程．此过程得到的I - t图像如图2所示，图中用阴影标记的狭长矩形的面积的物理意义是________________________________________________．如果不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则此过程的I - t曲线与坐标轴所围成的面积将________(选填“减小”“不变”或“增大”).(2)若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量Q＝3.44×10－3C，则该电容器的电容为________μF.(3)关于电容器在整个充、放电过程中的q - t图像和U AB - t图像的大致形状，可能正确的有________(q为电容器极板所带的电荷量，U AB为A、B两板的电势差).5．某兴趣小组想自制一个电容器．如图所示，他们用两片锡箔纸做电极，在两层锡箔纸中间夹以电容纸(某种绝缘介质)，一起卷成圆柱形，然后接出引线，再密封在塑料瓶当中，电容器便制成了．(1)为增加该电容器的电容，应当________(填正确答案标号).A.增大电容器的充电电压B.减小电容器的充电电压C.锡箔纸面积尽可能大D.锡箔纸卷绕得尽可能紧(2)为了测量该电容器电容的大小，由于实验室没有电容计，该小组采用了如图所示的电路进行测量．其中电压传感器和电流传感器可以在计算机上显示出电压和电流随时间变化的U - t、I - t图像．先将开关S置于a端，电压和电流随时间变化图像分别如图1、2所示，则该电容器充满电后所带的电荷量约为Q＝________C；电容大小约为C＝________F.(结果均保留两位有效数字)(3)在(2)问基础上，电容器充满电后，t0时刻再把开关S置于b端，则以下电流和电压随时间变化的图像符合实际的是________(填正确答案标号).参考答案1．答案：B答案解析：充电过程中，随着电容器C两极板电荷量的积累，电路中的电流逐渐减小，电容器充电结束后，电流表示数为零，A错误；充电过程中，随着电容器C两极板电荷量的积累，电压表测量电容器两端的电压，电容器两端的电压迅速增大，电容器充电结束后，最后趋于稳定，B正确；电容器放电的I - t图像如图所示，可知电流表和电压表的示数不是均匀减小至0的，C、D错误．2．答案：(1)图2电压表分流 偏小 (2)C答案解析：(1)在图1、图2两图中，实验系统误差较大的是2，原因是电容器放电时电压表的分流对实验的影响，使电容器放出的电荷量值偏小，则电容测量值偏小．(2)电容器放电时，放电电流逐渐减小，且逐渐变慢，则DIS系统软件记录的放电电流I 随时间t变化的图像可能是C.故C正确，A、B、D错误．故选C.3．答案：(1)上 Q(2)相等 c答案解析：(1)充完电后电容器上极板与电源的正极相连，则电容器上极板带正电；电容器电荷量为Q.(2)根据i m＝U mR，因第2次实验的最大放电电流小些，而曲线下围的面积相等，因此不是b.故电流随时间变化的曲线应该是虚线c.4．答案：(1)放电 0.2 s内电容器放出的电荷量 不变 (2)430(3)AD答案解析：(1)将开关S接通1，电容器与电源相连，所以电容器充电；再将S接通2，电容器通过电阻R放电．图中横坐标分成许多很小的时间间隔，在这些很小的时间间隔里，放电电流可以视为不变，则IΔt为这段时间内的电荷量，所以图中用阴影标记的狭长矩形的面积的物理意义是0.2 s内放出的电荷量．根据Q＝CU，电荷量与电阻值R无关，如果不改变电路其他参考数，只减小电阻R的阻值，则此过程的I- t曲线与坐标轴所围成的面积将不变．(2)根据C＝QU＝3.44×10－38C＝430 μF.(3)电容器在充电过程中，电流由最大逐渐减小，放电过程电流也是由最大逐渐减小，根据q＝It，图像的倾斜程度表示电流的大小，B错误，A正确；根据U＝QC＝IC t，电容器的电容不变，C错误，D正确．5．答案：(1)CD(2)3.0×10－5(在2.7×10－5～3.3×10－5范围内均可) 5.0×10－6(在4.5×10－6～5.5×10－6范围内均可)(3)BC答案解析：(1)根据电容决定式C＝εr S4πkd可知电容器的电容与充电电压无关，为增加该电容器的电容，可以增大S或减小d，所以使锡箔纸面积尽可能大或使锡箔纸卷绕得尽可能紧，都可以增大电容，故A、B错误，C、D正确．故选C、D.(2)根据q ＝It 可知I - t 图像与时间轴围成的面积表示电荷量，I - t 图像每小格表示的电荷量为0.02×0.2×10－4C ＝4×10－7C ，I - t 图像与时间轴围成的面积共约75个小格，则电容器充满电后所带的电荷量约为Q ＝75×4×10－7C ＝3.0×10－5C ，由U - t 图像知，充满电后电容器两端电压为U ＝6.0 V ，则电容大小约为C ＝Q U ＝3.0×10－56.0 F ＝5.0×10－6F.(3)0～t 0时间内，电容器充电，电流逐渐减小，电压逐渐增大，直至充满时，电流为零，电压达到最大；t 0时刻把开关S 置于b 端，电容器放电，电流反向且逐渐减小到零，电压也逐渐减小到零但方向不变，故B 、C 正确，A 、D 错误．。
实验讲义10-观察电容器的充放电现象-答案版
实验：观察电容器的充放电现象2020年4月11日1一、电容器充、放电实验电路 1.电路中可以串接：小灯泡——观察亮、暗，以确定有无电流 发光二极管——观察亮、暗，以确定电流方向定值电阻和电流表——观察电流方向和大小变化情况定值电阻和电流传感器、电压传感器——绘制i-t 图和u-t 图，以了解更细致的变化（1）充电：把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板将分别带上等量的异号电荷，这个过程叫做充电。
从灵敏电流计可以观察到短暂的充电电流。
充电后，切断与电源的联系，两个极板上的电荷由于互相吸引而保存下来，两极板间有电场存在。
充电过程中由电源获得的电能储存在电容器中。
（2）放电：用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷中和，电容器又不带电了，这个过程叫做放电。
从灵敏电流计可以观察到短暂的放电电流。
放电后，两极板间不再有电场，电场能转化为其他形式的能量。
2.要求：会描述电容器充、放电过程中q 、u 、i 、E 等量的变化 熟悉各图像，会分析图像截距、斜率、面积等的物理意义 会根据U-Q 图像求电容器储存的电能，了解半能损失电容概念的建立过程，类似比值定义法建立的概念还有哪些二、影响电容器电容的因素1.静电计是一个电容非常小的电容器，在与平行板电容器具有相同电压时，所带电荷量非常少。
静电计指针张角大小可以表示静电计带电量的大小，也可以表示静电计的电压，等于电容器电压。
2.电容的决定式A b a U =0 E S CAb a S U E +Q -Q实验：观察电容器的充放电现象2020年4月11日．如图所示，某时刻一平行板电容器两板间电场方向向右。
下列叙述正确的是 D ．电容器板间电场最强时，电路中电流一定最大2．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3k Ω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 端相连，电源向电容器充电，充电完毕后把开关S 掷向 端，电容器放电，直至放电完毕（填写“1”或“2”）。
第41讲 观察电容器的充、放电现象(练习)(解析版)
第41讲 观察电容器的充、放电现象（模拟精练+真题演练）1．（2023·浙江绍兴·统考二模）小姚利用图甲电路观察电容器在充电和放电过程中电流表和电压表示数的变化。
实验中电源输出的电压为8V ，图乙实物电路中已完成部分连接。
（1）用笔画线代替导线，完成剩余部分的电路连接 。
（2）当S 连接1时，电流表示数 ，电压表示数 （选填“逐渐增大”、“逐渐减小”、“保持不变”）；S 接1足够长时间后，电流表示数 （选填“为0”或“不为0”）。
当S 从1断开后，电流表示数 （选填“逐渐增大”、“逐渐减小”、“为0”），电压表示数 （选填“逐渐增大”、“逐渐减小”、“为0”或“保持不变”）。
（3）图丙所示的电路中，K 与L 间接一智能电源，用以控制电容器C 两端的电压C U ，如果C U 随时间t 的变化如图丁所示，则下列描述电阻R 两端电压R U 随时间变化的图像中，正确的是 。
A．B．C．D．【答案】逐渐减小逐渐增大不为0 为0 逐渐减小 A【详解】（1）[1]根据电路图，实物连线如图所示（2）[2][3][4]当S连接1时，电容器处于充电过程，随着电容器所带电荷量逐渐增加，电流表示数逐渐减小，电压表示数逐渐增大；S接1足够长时间后，由于电压表内阻不可能无穷大，则电路电流可以通过电压表构成回路，电流表示数不为0。
[5][6]当S从1断开后，电流表处于断路状态，电流表示数为0；电容器通过电压表放电，电容器所带电荷量逐渐减小，电容器两端电压逐渐减小，则电压表示数逐渐减小。
（3）[7]根据电容定义式可得C Q CU =由C U t -图像可知1~2s 内，电容器两端电压C U 随时间均匀增大，则电容器电荷量随时间均匀增大，根据11Q I t ∆=∆可知1~2s 内，电容器充电电流恒定不变，电阻R 两端电压恒定不变，根据欧姆定律可得R11U I R =2~3s 内，电容器两端电压C U 不变，则电容器电荷量不变，电流为0，则电阻R 两端电压为0；3~5s 内，电容器两端电压C U 随时间均匀减小，则电容器电荷量随时间均匀减小，根据21211122Q Q I I t t ∆∆==-⨯=-∆∆ 可知3~5s 内，电容器放电电流恒定不变，电阻R 两端电压恒定不变，根据欧姆定律可得R221R11122UI R I R U ==-=-故选A 。
简单的超级电容容量测试方法
简单的超级电容容量测试方法
要测试超级电容的容量，可以使用以下简单的方法：
1. 首先，将超级电容器充电至满电状态。
确保电容器已经完全放电，以避免测试结果的干扰。
2. 使用一个恒定电流源（如电流表和可调电源）将电容器放电。
通过测量电容器在一定时间内放电的电流变化，可以计算出电容器的容量。
3. 连接电流表和电容器，并记录初始电流值。
4. 开始放电，并在一定时间间隔内记录电流值。
可以选择不同的时间间隔，以获得更精确的结果。
5. 根据放电电流的变化曲线，使用以下公式计算电容器的容量：
容量（F）= 电流（A）/ 变化率（A/s）
其中，变化率是指电流的变化量除以时间间隔。
6. 根据上述步骤，可以得到电容器的容量值。
请注意，在测试过程中要注意安全，并确保正确连接电路和仪器。
如果不确定如何进行测试，建议咨询专业人士或参考设备的说明书。
超级电容器的组装及性能测试实验指导书-(1)
超级电容器的组装及性能测试指导书实验名称：超级电容器的组装及性能测试课程名称：电化学原理与方法一、实验目的1．掌握超级电容器的基本原理及特点；2．掌握电极片的制备及电容器的组装；3．掌握电容器的测试方法及充放电过程特点。
二、实验原理1．电容器的分类电容器是一种电荷存储器件，按其储存电荷的原理可分为三种：传统静电电容器，双电层电容器和法拉第准电容器。
传统静电电容器主要是通过电介质的极化来储存电荷，它的载流子为电子。
双电层电容器和法拉第准电容储存电荷主要是通过电解质离子在电极/溶液界面的聚集或发生氧化还原反应，它们具有比传统静电电容器大得多的比电容量，载流子为电子和离子，因此它们两者都被称为超级电容器，也称为电化学电容器。
2．双电层电容器双电层理论由19世纪末Helmhotz等提出。
Helmhotz模型认为金属表面上的净电荷将从溶液中吸收部分不规则的分配离子，使它们在电极/溶液界面的溶液一侧，离电极一定距离排成一排，形成一个电荷数量与电极表面剩余电荷数量相等而符号相反的界面层。
于是，在电极上和溶液中就形成了两个电荷层，即双电层。
双电层电容器的基本构成如图1，它是由一对可极化电极和电解液组成。
双电层由一对理想极化电极组成，即在所施加的电位范围内并不产生法拉第反应，所有聚集的电荷均用来在电极的溶液界面建立双电层。
这里极化过程包括两种:（1）电荷传递极化（2）欧姆电阻极化。
当在两个电极上施加电场后，溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移，在电极表面形成双电层；撤消电场后，电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定，在正负极间产生相对稳定的电位差。
当将两极与外电路连通时，电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流，溶液中的离子迁移到溶液中成电中性，这便是双电层电容的充放电原理。
（a）非充电状态下的电位（b）充电状态下的电位（c）超级电容器的内部结构图1 双电层电容器工作原理及结构示意图3．法拉第准电容器对于法拉第准电容器而言，其储存电荷的过程不仅包括双电层上的存储，还包括电解液中离子在电极活性物质中由于氧化还原反应而将电荷储存于电极中。
超级电容器实验报告(一)
超级电容器实验报告（一）引言概述:
超级电容器是一种新型的储能装置，具有高能量密度、快速充放电、循环寿命长等特点。
本实验旨在研究超级电容器的基本原理、性能测试和应用前景。
本文将从电容器的结构与工作原理、性能测试方法、性能参数、应用领域以及未来发展方向五个方面阐述超级电容器的相关知识。
一、电容器的结构与工作原理
1. 介绍超级电容器的基本结构，包括正负极材料、电解液和隔离层等。
2. 解释超级电容器的工作原理，包括离子吸附和分离、双电层电容和电化学电容等。
二、性能测试方法
1. 介绍超级电容器的电容测试方法，包括交流电容测试和直流电容测试。
2. 解释超级电容器的内阻测试方法，包括交流内阻测试和直流内阻测试。
三、性能参数评估
1. 讨论超级电容器的能量密度和功率密度的概念和计算方法。
2. 介绍超级电容器的循环寿命评估方法，包括循环稳定性测试和寿命预测方法。
四、应用领域
1. 介绍超级电容器在能源储存领域的应用，如电动车辅助动力、再生能源储存等。
2. 讨论超级电容器在电子设备领域的应用，如电子产品的快速充电和持续供电等。
五、未来发展方向
1. 探讨超级电容器的研究趋势，如材料改进和结构优化等。
2. 分析超级电容器在新兴应用领域的潜力，如智能穿戴设备和无人驾驶技术等。
总结:
通过本实验，我们深入了解了超级电容器的结构与工作原理，了解了性能测试方法和评估参数，探讨了超级电容器在各个应用领域的潜力，并展望了其未来的发展方向。
超级电容器作为一种新型的储能装置，具有广阔的应用前景和发展空间，必将在能源存储和电子设备领域发挥重要作用。
高考物理复习---电容器 实验：观察电容器的充、放电现象课时练习题(含答案解析)
C.灵敏电流计指针往左偏
√D.电池对电容器充电
图6
123456789
解析 当压力突然增大时，电容器板 间距离减小，根据电容的决定式 C＝ 4επrkSd得知，电容 C 增大，故 A 错误； 电容板间电压U不变，电容器所带电荷量Q＝CU，C增大，则Q增大， 电容器处于充电状态，而上极板带正电，电流将从灵敏电流计正接线 柱流入，所以灵敏电流计指针向右偏转，当稳定后，则会回到中央， 故B、C错误，D正确.
123456789
能力提升练
6.(多选)(2019·河北衡水中学模拟)如图5所示，平行板电容器的两极板A、 B接于电池两极，一带负电小球悬挂在电容器内部.闭合开关S，电容器充 电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ，则
√A.保持开关S闭合，略向右移动A板，则θ增大
B.保持开关S闭合，略向右移动A板，则θ不变
123456789
7.(2020·浙江宁波市二模)电容式压力传感器的原理如图6所示，其中上板
为固定电极，下板为可动电极.可动电极的两端固定，当有压力作用于可
动电极时，极板会发生形变，从而改变电容器的电容.已知电流从灵敏电
流计的正接线柱流入时指针往右偏，则压力突然增大时
A.电容器的电容变小
B.电容器的电荷量不变
高考物理复习---电容器 实验：观察电容器的 充、放电现象课时练习题（含答案解析）
双基巩固练
1.超级电容器又叫双电层电容器，它具有功率密度高、充放电时间短、 循环寿命长、工作温度范围宽等特点.现有一款超级电容器，其上标有 “2.7 V 400 F”，下列说法正确的是 A.该电容器的输入电压只有在2.7 V时，才能工作 B.该电容器的电容与电容器两极板间的电势差成反比 C.该电容器不充电时的电容为零
超级电容器实验报告
一、实验目的1. 了解超级电容器的原理及结构；2. 掌握超级电容器的性能测试方法；3. 分析超级电容器的电化学特性；4. 评估超级电容器的实际应用价值。
二、实验原理超级电容器是一种新型电化学储能器件，具有高比电容、长循环寿命、快速充放电等优点。
其工作原理是基于电极/电解质界面形成的双电层，通过离子在电极/电解质界面上的吸附和脱附来储存和释放能量。
本实验主要研究超级电容器的比电容、充放电性能、循环寿命等电化学特性。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：（1）超级电容器电极材料：活性炭、金属氧化物等；（2）电解液：锂离子电池电解液；（3）集流体：铜箔、铝箔等；（4）隔膜：聚丙烯隔膜。
2. 实验仪器：（1）电化学工作站：用于测试超级电容器的充放电性能、循环寿命等；（2）扫描电子显微镜（SEM）：用于观察电极材料的形貌；（3）X射线衍射仪（XRD）：用于分析电极材料的晶体结构；（4）循环伏安仪（CV）：用于测试超级电容器的电化学特性。
四、实验步骤1. 电极材料的制备：将活性炭、金属氧化物等粉末与粘结剂混合，制成浆料，涂覆在集流体上，干燥后制成电极。
2. 超级电容器的组装：将制备好的电极、隔膜、集流体依次组装成超级电容器。
3. 性能测试：（1）充放电性能测试：在电化学工作站上，以不同电流密度对超级电容器进行充放电测试，记录充放电曲线。
（2）循环寿命测试：在电化学工作站上，以固定电流密度对超级电容器进行充放电循环，记录循环次数。
（3）电化学特性测试：在循环伏安仪上，以不同扫描速率对超级电容器进行循环伏安测试，分析其电化学特性。
五、实验结果与分析1. 充放电性能测试：图1为超级电容器的充放电曲线。
从图中可以看出，超级电容器的充放电曲线呈典型的电容曲线，具有较宽的充放电平台，说明其具有较大的比电容。
2. 循环寿命测试：图2为超级电容器的循环寿命曲线。
从图中可以看出，在固定电流密度下，超级电容器的循环寿命达到5000次以上，说明其具有较长的循环寿命。
超级电容器实验报告
超级电容器实验报告一、实验目的1.了解超级电容器的原理和特点。
2.掌握超级电容器的工作原理和性能测试方法。
3.研究超级电容器的放电特性，并分析其影响因素。
二、实验仪器和设备1.超级电容器：包括正负极电极、隔膜等组件。
2.直流电源：提供电容器充电所需的电压。
3.电压表：用于测量电容器充电和放电的电压。
4.电流表：用于测量电容器放电时的电流。
5.放电电阻：用于限制电容器放电时的电流，防止短路。
三、实验步骤和内容1.连接实验电路：将超级电容器的正负极分别连接到直流电源的正负极，并通过电压表和电流表测量电容器的电压和电流。
2.充电实验：通过直流电源给超级电容器充电，记录电容器的电压随时间的变化曲线。
3.放电实验：将超级电容器的正负极短接，并通过放电电阻控制放电电流的大小，记录电容器的电压随时间的变化曲线。
四、实验结果和分析1.充电实验结果：从充电实验曲线可以看出，电容器的电压随时间呈线性增长，并且充电速度较快。
当电容器电压达到直流电源电压时，电容器即可达到最大充电状态。
2.放电实验结果：从放电实验曲线可以看出，电容器的电压随时间呈指数衰减，并且放电速度较快。
超级电容器的放电过程可以持续较长时间，并且输出的电能较大。
3.影响因素分析：(1)电容器的电容量大小：电容器的电容量决定了其储存和放出电能的能力。
电容量越大，储存和输出的电能也就越大。
(2)电容器的内阻：内阻越小，电容器的充电和放电速度越快。
较低的内阻可以提高超级电容器的储存和输出效率。
(3)放电电阻的大小：放电电阻的大小决定了放电电流的大小。
过大的放电电阻会限制电容器的放电速度，过小的放电电阻会导致电容器电流过大而短路。
五、实验总结通过本次实验，我对超级电容器的工作原理和特点有了更深入的了解。
超级电容器具有充电速度快，输出电能大的特点，具有很大的应用潜力。
下一步，我将进一步研究超级电容器的制作和使用方法，以及探索其在节能环保、储能等领域的应用前景。
电容器充电放电实验(解析版)-2023-2024届高考物理一轮复习知识点精讲和最新高考题模拟题
2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练第十一章静电场专题59 电容器充电放电实验第一部分知识点精讲[实验目的]1．观察电容器的充、放电现象。
2．探究电容器的充、放电过程中，电流、电压、电量及能量的转化过程。
[实验原理]1．充电：电源使电容器的两极板带上等量异种电荷的过程。
如图1－1甲。
图1－12．放电：用导线将充好电的电容器的两极板相连，使两极板的异种电荷中和的过程，如图乙。
3．电容器充放电时的能量转化：充电后，电容器储存了电能。
放电时，储存的电能释放出来，转化为其他形式的能。
[实验器材]直流电源、电阻、电容器、电流表（或电流传感器和计算机）、电压表、单刀双掷开关、导线。
【温馨提示】电流传感器,与计算机相连,可以测出电容器的放电电流随时间变化关系图像。
[实验步骤]1．把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成实验电路(如图1－2所示)。
2．把开关S接1，此时电源给电容器充电。
在充电过程中，可以看到电压表示数迅速增大，随后逐渐稳定在某一数值，表示电容器两极板具有一定的电势差。
通过观察电流表可以知道，充电时电流由电源的正极流向电容器的负极板。
同时，电流从电容器的负极板流向电源的负极。
随着两极板之间电势差的增大，充电电流逐渐减小至0，此时电容器两极板带有一定的等量异种电荷。
即使断开电源，两极板上电荷由于相互吸引而仍然被保存在电容器中。
把电流表、电压表换成电流传感器和电压传感器的电路如图。
3．把开关S接2，电容器对电阻R放电。
观察电流表可以知道，放电电流由电容器的正极板经过电阻R流向电容器的负极板，正负电荷中和。
此时两极板所带的电荷量减小，电势差减小，放电电流也减小，最后两极板电势差以及放电电流都等于0。
电容器充电的I——t图像电容器放电的I——t图像[注意事项]1．电容器的电容要大一些，电源的电压在6 V左右。
2．开关向1闭合时，仔细观察灵敏电流计指针的偏转方向。
3．开关向2闭合时，仔细观察灵敏电流计指针的偏转方向。
2023届浙江高三物理高考复习微专题模型精讲精练第54讲 电容器的充电与放电实验(含详解)
第54讲 电容器的充电与放电实验一.知识回顾1.电容器的组成：由两个彼此绝缘又相距很近的导体组成。
最简单的电容器是平行板电容器。
2.电容器的充电、放电①充电：两极板的电荷量增加，极板间的电场强度增大，电源的能量不断储存在电容器中。
②放电：电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。
③充电时电流流入正极板，放电时电流流出正极板。
3．电容(1)定义：电容器所带的电荷量Q 与电容器两极板之间的电势差U 之比，叫作电容器的电容。
其中“电容器所带的电荷量Q ”，是指一个极板所带电荷量的绝对值。
(2)定义式：C ＝Q U 。
推论：C ＝ΔQ ΔU。
(3)单位：法拉(F)，1 F ＝106 μF ＝1012 pF 。
(4)物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。
(5)决定因素电容C 的大小由电容器本身结构(大小、形状、正负极相对位置及电介质)决定，与电容器是否带电及所带电荷量(或两端所加电压)无关。
4．平行板电容器的电容(1)影响因素：平行板电容器的电容与极板的正对面积成正比，与两极板间电介质的相对介电常数成正比，与极板间的距离成反比。
(2)决定式： C ＝εr S 4πkd，k 为静电力常量。
5．常用电容器(1)分类：从构造上看，可分为固定电容器和可变电容器。
(2)击穿电压与额定电压：加在电容器极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压叫作击穿电压；电容器外壳上标的电压是工作电压，或称额定电压，这个数值比击穿电压低。
二.实验：观察电容器的充、放电现象1．实验电路及器材如图所示，把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成实验电路。
2．实验步骤(1)把开关S接1，观察电流表及电压表指针的偏转。
(2)把开关S接2，观察电流表及电压表指针的偏转。
3．实验现象(1)充电现象：把开关S接1时，可以看到电压表示数迅速增大，随后逐渐稳定在某一数值。
超级电容器结果和讨论.
1 结果和讨论1.1 容量特性研究超级电容器的容量的研究,通过测量电容器的循环充放电曲线来确定电容器的稳定性、ESR 、充放电效率和不同电流密度下的比容量,来确定电容器的性能。
1.1.1 电容器的充放电性能如图3.1为活性炭电容器多周期恒流充放电曲线,充电电流为2.5mA 电流密度为i 有可以从其中看出,该电容器的充放电曲线具有良好的对称型随时间的变化呈现线性变化,且具有周期性,说明实验样品具有稳定的电容,ESR 。
02000400060008000100001200014000160000.00.20.40.60.81.0电压 (V 时间 (s图3.1活性炭电容器多周期充放电曲线1.1.2 电容器的比电容和电流密度之间的关系称量电极片的质量可知,电极圆片的质量为0.031g ,因此集流体的质量为0.031g ,所以单极圆片上活性物质(活性炭的质量m 0有将两片电极圆片放在电解质溶液中浸泡,是电极圆片上吸附足够多的电解质溶液后组装成电容器,即在充放电电流为2.47mA ,进行恒流充放电测试,测试结果如3.1所示,电压从0V 到1.0V 。
从图中曲线可以计算出,在2.47mA 恒流循环充放电情况下,单体的比电容为153.8F/g 。
在2.47mA 下的电流密度为:在让该电容器在不同的电流密度下进行恒流充放电,得到图3.2不同电流密度下时的放电曲线。
电压 (V 时间 (S图3.2活性炭电容器在不同电流密度下的放电曲线从图3.2可以看出,随着放电电流密度的大幅度增加,电容器的放电曲线仍保证较好的线性,但随着放电电流密度的增加,直线的斜率的绝对值增加,即其活性炭的比电容在减小。
如图3.3所示,当电流密度由0.1A/g 增大至0.4A/g 时,活性炭的比电容有155.2F/g 衰减到125.5F/g ,出现了19.1%的衰减。
大电流充放电导致活性炭比电容的衰减是因为大电流充放电时,充电速度快,充电很快完成,而且活性炭中孔径较小的微孔由于阻抗较大,时间常数大而来不及完全充电,导致活性炭的比电容减少,而且通过活性炭的平均孔径越小比电容衰减越严重,当电流密度为1.0A/g 时,活性炭电容器直接被击穿,说明电容器直接变导线,没有了储能的作用。
(学案)第八章实验10 观察电容器的充、放电现象含答案
实验10观察电容器的充、放电现象必备知识预案自诊一、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.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。
二、实验原理1.电容器充电:电源使电容器的两极板带上等量异种电荷的过程,如图甲。
2.电容器放电:用导线将充好电的电容器的两极板相连,使两极板的异种电荷中和的过程,如图乙。
3.电容器充放电时的能量转化:充电后,电容器储存了电能。
放电时,储存的电能释放出来,转化为其他形式的能。
三、实验操作(一)电容器的充电开关S合向1,电容器充电。
1.现象:(1)白炽灯开始较亮,逐步变暗。
(2)的读数由大变小。
(3)的读数变大。
(4)最后的大小等于0,的大小等于电源电压。
2.解释: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,灯不亮。
(二)电容器的放电开关S合向2,电容放电。
1.现象:(1)开始灯较亮,逐渐变暗,直至熄灭。
(2)开始较大,逐渐变小,电流方向与充电方向相反,直至指示为0。
(3)开始指示为电源电压,逐渐减小,直至为0。
2.解释: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。
3.结论:当电容器极板上所储存的电荷量发生变化时,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。
四、分析与论证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。
2025届高考英语复习：经典好题专项(实验：观察电容器的充放电现象)练习(附答案)
2025届高考英语复习：经典好题专项（实验：观察电容器的充放电现象）练习1．(2023ꞏ江苏省联考)如图所示为实时监控生产绝缘材料厚度的传感器的结构简化图，M、N 为两个固定的、水平正对放置的金属板，分别与恒压电源的正、负极相连，绝缘材料从两金属板间穿行的过程中，电流显示器检测的电流为I，则()A．I＝0且恒定时，绝缘材料厚度均匀B．I>0且恒定时，绝缘材料厚度均匀C．I变大时，绝缘材料厚度一定增大D．I由a流向b时，绝缘材料厚度增大2. (2023ꞏ江苏省模拟)如图所示，一个电容为C的理想电容器与两个阻值均为R的电阻串联后通过开关K连接在电动势为E的直流电源的两端，电源的内阻不计。
开始开关K断开，电容器不带电，t＝0时刻闭合开关K接通电路，则能正确表示1、2两点间电压随时间变化的图像是()3．(多选)如图所示，取一个电容器A和数字电压表(可视为理想电表)相连，把开关S1接1，用几节干电池串联后给A充电，可以看到A充电后数字电压表显示一定数值。
取另一个相同的但不带电的电容器B跟A并联，通过改变开关S1和S2的闭合与断开状态，从而探究电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系，在没有电荷漏失的情况下，下列说法正确的是()A ．S 1接1，S 2处于断开状态，A 、B 两电容器都处于充电状态B ．S 1从1接2，S 2处于断开状态，稳定后，A 、B 两电容器电荷量相等C ．S 1从1接2，S 2处于断开状态，达到稳定状态时电压表示数不变D ．S 1从1接2，S 2处于断开状态，达到稳定状态时电压表示数变为原来的一半4．某实验小组做“观察电容器的充、放电现象”实验。
(1)同学甲用如图所示的电路做实验。
实验器材有电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关。
关于电源和电流表的选取，下列说法正确的是__________。
A ．交流电源、零刻度线在左侧的电流表B ．交流电源、零刻度线在中间的电流表C ．直流电源、零刻度线在左侧的电流表D ．直流电源、零刻度线在中间的电流表(2)同学乙将同学甲电路中的电流表和电压表换成电流传感器和电压传感器。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
超级电容器的充放电实验曲线测试
一、实验目的
了解超级电容器结构组成以及工作原理，理解超级电容器等效电路模型，学会绘制超级电容器充放电曲线。
二、超级电容器结构以及工作原理
超级电容器通常包含双电极、电解质、集流体、隔膜四个部件。
超级电容器电极由多孔材料在金属薄膜（常用铝）上沉积而成，而活性炭则是常用的多孔材料。
充电时，电荷存储于多孔材料和电解质之间的界面上。
电解质的选择往往是电容器单体电压和离子导电性之间妥协的结果，追求离子导电性的最大化可能会导致所选择的电解质分解电压低至1V 。
隔膜通常是纸，起绝缘作用，可以防止电极之间任何的导电接触。
必须能够浸泡在电解质中，并且不影响电解质的离子导电性。
超级电容器是利用双电层原理的电容器。
当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。
当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态（通常为3V 以下），如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，
为非正常状态。
由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷相应减少。
三、实验线路图
四、实验步骤
1、充电实验
按照实验线路图连接电路，将开关接到K端，使电源接入电路中，实现超级电容的充电过程，通过串口命令记录电流和电压。
2、放电实验
在超级电容器充电完成后，将开关接到另一端，将电源断开，实现超级电容的放电过程，通过串口命令记录电流和电压。
五、注意事项
1、超级电容器具有固定的极性。
在使用前，应确认极性。
2、超级电容器应在标称电压下使用。
当电容器电压超过标称电压时，将会导致电解液分解，同时电容器会发热，容量下降，而且内阻增加，寿命缩短，在某些情况下，可导致电容器性能崩溃。
3、超级电容器不可应用于高频率充放电的电路中，高频率的快速充放电会导致电容器内部发热，容量衰减，内阻增加，在某些情况下会导致电容器性能崩溃。
4、外界环境温度对于超级电容器的寿命有着重要的影响。
电容器应尽量远离热源。
5、安装超级电容器后，不可强行倾斜或扭动电容器，这样会导致电容器引线松动，导致性能劣化。
6、当超级电容器进行串联使用时，存在单体间的电压均衡问题，单纯的串联会导致某个或几个单体电容器过压，从而损坏这些电容器，整体性能受到影响，故在电容器进行串联使用时，需得到厂家的技术支持。
仪器选择: 东莞富晖电子
优点：内阻小，正常使用寿命可以达到100万次充放电
六、实验数据处理
1、充电曲线
2、放电曲线
七、思考
1、根据实验所得的充放电曲线简单说明超级电容的充放电过程有何特性
答：充电过程中，电压一开始随时间增长较快，到后面趋于一个定值，但这个定值稍小于设定值；电流一开始从0迅速增大，稳定了很短一段时间后开始随时间迅速下降，后来也逐渐缓慢，最后无限趋近于0。
放电过程中，电压从最大值随时间不断缓慢下降，直到最后趋近于0；电流从0开始激增到最高点，而后也随时间不断下降，最后逐渐趋近于定值0。
2、简单说明充电过程中电压值到达不了设定值(24V)的原因
答：因为电路中串联了一个大阻值的电阻，分走了一小部分的电压，导致充电过程中超级电容器的电压值达不到设定值24V。