实验利用电容器放电测电容

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超级电容的充放电实验曲线测试(含答案)

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。

电容测量方法

用万用表测量电容器电容的大小
对于50OOpF以上大电容的电容器可以用万用表电阻档估测电容器电容的数值。

方法是先把被测电容器的两根引线短路(让电容器完全放电)，然后用万用表黑表笔接电解电容器的正极(如果是无极性电容可不分正负)，红表笔接电解电容器的负极，此时表针向右快速摆动(一定要看清表针向有最大摆动的数值)，然后又向左停在。

旁边。

根据表针向右摆动的最大数值就可以估测出电容器电容的大小。

表给出了用MF47测量电容器电容的数据供参考。

如果第一次测量时没有看清表针向右摆动最大时的数值，可把电容器两根引线短路，再按上述方法测量，直到看清为止。

表:电容量与万用表表针偏转手旨示值对应关系。

电容容值检测电路

电容容值检测电路电容器是一种被广泛应用于电子电路中的元件，用于存储和释放电荷。

在电子电路设计和维修中，常常需要检测电容器的容值，以判断其性能和质量。

以下是关于电容容值检测电路的相关内容。

1. 电桥法电桥法是一种常用的电容容值检测方法。

它利用了电容器在不同频率下的阻抗与容值之间的关系。

通过调节电桥电路中的参数，使得电桥平衡，从而可以根据电桥平衡时的条件来计算电容的容值。

常见的电桥电路包括魏斯顿电桥、辛普森电桥等。

2. RC振荡电路在RC振荡电路中，电容器会影响电路的振荡频率。

根据RC 振荡电路的频率特性，可以通过测量电路的振荡频率来推算电容器的容值。

这种方法在实际应用中比较简单方便，不需要太多的额外电路。

3. 电容充放电法通过利用电容器充放电的时间常数与其容值之间的关系，可以间接测量电容的容值。

通常使用恒流源或定电流源来充电，然后测量充电时间或放电时间来计算电容的容值。

这种方法在实际应用中需要一些额外的电路来实现，但测量精度较高。

4. 大电容值测量电路对于较大容值的电容器，常常需要采用特殊的测量电路来进行容值测量。

一种常见的方法是利用555定时器的充电时间与电容器的容值之间的关系。

通过测量555定时器的充电时间和放电时间，可以计算出电容器的容值。

5. 数字多表法数字多表法是利用数字电表来测量电容器的容值。

对于小容值的电容器，可以直接用电表进行测量。

对于大容值的电容器，可以利用电容器的充电和放电时间与电表的测量值来计算容值。

在实际应用中，电容容值检测电路的设计需要考虑测量精度、稳定性、响应速度等因素。

不同的方法适用于不同范围的容值测量。

同时，还需要注意电路的抗干扰能力，以及电源、连接线等因素对测量结果的影响。

总之，电容容值检测电路是电子电路设计和维修中常见的一种测量电路。

通过选择合适的测量方法和电路设计，可以准确地测量电容器的容值，以保证电子电路的性能和质量。

电容的测量方法

关于电容器的电容的测量方法电容器作为非常重要的一个电学元件在现代电子技术中有着非常广泛的用途，其作用和相关应用在我们《高中物理》第二册、第十三章、第八节中已有适当的介绍。

在此，我并不想进一步来介绍其相关的知识和应用，而是想谈谈关于描述电容器的一个非常重要的物理量——电容的测量方法。

《高中物理》课本中将电容器的电容定义为：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的的比值。

即：QC=U显然，通过上式我们可以看出对于电容器电容C的测量的关键在于式中的另外两个物理量——加在电容器两板间的电压U和电容器所带的电量Q。

至于加在电容器两板间的电压U我们可以直接通过电压表来测量，但是电容器所带的电量Q恐怕就没那么容易去直接测量了吧！也就是说，要想测量电容器的电容，最大的困难就在于：如何测量电容器所带的电量Q。

那么究竟用什么方法？怎样才能测得电容器所带的电量Q呢？下面我就由这两个问题谈谈我的一点看法。

一．实验原理显然在实验中我们要想测量电容器所带的电量Q，只有让其放电才有办法将其显示出来。

当然，由Q=It，大家都清楚：要测量电流I，我们可以选用仪器——电流计来显示，而要测量时间t我们则可以选用秒表来记录；但是，我们又知道：在电路中，如果电阻太小，则电流太大导致放电时间太短，这样不便于我们观察和记录，故为了延长放电时间我们必须选择很大的电阻接到电路中来实现延长放电时间。

这种方法，我们就叫它高阻放电法。

这也就是我要介绍的一种测量电容器的电容的方法——高阻放电法测电容器的电容。

其原理图如下：Array原理分析：电容器的电容C=Q/U，先测定电容器充电结束后的电压U，再通过对高阻值电阻放电的过程测量放电时的电流I和时间t的关系。

由于电路中的电压U会随着电量Q的减小而减小（由U=Q/C可知），同时电路中的电流I也会随着放电过程中电容器两板间的电压U的减小而减少（由I=U/R可知）。

故电容器在放电过程中的不同时间段内的放电量并不相等，即Q=It并非一个恒量，也就是说I随时间t的变化关系为一曲线。

电容测量法

电容测量法介绍电容测量法是一种用于测量电容值的方法。

电容是电路中存储电荷的能力，通常用法拉第（F）作为单位。

电容测量法可以应用于电子电路设计、电容器质量检测、电容器寿命测试等领域。

原理电容测量法基于电容器的充放电特性。

当一个电容器接入一个电压源时，电容器会通过电流充电，直到电压源的电压与电容器两端的电压相等。

当电容器与电压源断开连接时，电容器会通过电流放电，直到电容器两端的电压降为零。

根据电容器充放电的特性，我们可以通过测量电容器充电或放电的时间来推算出电容的值。

根据欧姆定律，电流与电压成正比，电容与电流变化率成正比。

因此，我们可以通过测量电容器充电或放电的电流变化率来计算电容的值。

电容测量方法1. 充电法充电法是一种常用的电容测量方法。

该方法通过测量电容器充电的时间来计算电容的值。

具体步骤如下：1.将待测电容器与一个已知电阻串联连接，并接入一个电压源。

2.使用一个计时器记录电容器从零电压充电到电压源电压的时间。

3.根据已知电阻和充电时间，使用欧姆定律计算电容的值。

2. 放电法放电法是另一种常用的电容测量方法。

该方法通过测量电容器放电的时间来计算电容的值。

具体步骤如下：1.将待测电容器与一个已知电阻串联连接，并接入一个电压源，使电容器充电。

2.使用一个开关将电容器与电压源断开连接。

3.使用一个计时器记录电容器从电压源电压放电至零电压的时间。

4.根据已知电阻和放电时间，使用欧姆定律计算电容的值。

3. 桥式测量法桥式测量法是一种更精确的电容测量方法。

该方法通过使用一个电容桥来测量待测电容器的值。

具体步骤如下：1.将待测电容器与一个已知电容器串联连接，并接入一个电压源。

2.将一个电压表连接到待测电容器与已知电容器的串联点。

3.调节电容桥的平衡，使电压表读数为零。

4.根据已知电容器的值和平衡状态下的电压表读数，使用桥式测量公式计算待测电容器的值。

应用场景电容测量法在各个领域都有广泛的应用。

以下是一些典型的应用场景：1.电子电路设计：电容测量法可以用于测量电容器的值，以确保电路设计的准确性和稳定性。

实验十观察电容器的充、放电现象

第九章静电场实验十观察电容器的充、放电现象观察电容器的充、放电现象是课标新增实验，在高考中已经出现了对该实验的考查，如2023年新课标卷T22、山东卷T14、福建卷T13.本实验可以形象地将电容器充、放电过程中电流随时间变化的规律呈现出来，更重要的是处理数据时由“i－t”图像求电容器充、放电的电荷量所用的方法，这对学生领会“微元”“化归”等思想方法有着积极意义.预计2025年高考中仍会出现该实验的考查.1.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.2.实验原理电容器的充电过程如图，在充电开始时电流比较[1]大（填“大”或“小”），以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐[2]减小（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.电容器的放电过程如图，放电开始电流较[3]大（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[4]减小（填“增大”或“减小”），两极板间的电压也逐渐减小到零.3.实验器材直流电源、导线、单刀双掷开关、电容器、定值电阻、电流表（电流传感器）、电压表（电压传感器）.4.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和触点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和触点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.5.数据处理在I－t图中画出如图所示的竖立的狭长矩形（Δt很小），它的面积的物理意义是在Δt时间内通过电流表的电荷量.6.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）在做放电实验时，电路中要串联一个电阻，避免烧坏电流表.（4）实验要在干燥的环境中进行.命题点1教材基础实验1.在“用传感器观察电容器的充、放电过程”实验中，按图（a）所示连接电路.电源电动势为8.0V，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.实验中使用电流传感器来采集电流随时间的变化信息，并将结果输入计算机.（1）为观察电容器C充电时的现象，应将单刀双掷开关S接1（填“1”或“2”）.（2）在充电过程中，测绘的充电电流i随时间t变化的图像可能正确的是A.（3）用图（a）所示电路来观察电容器C的放电现象：使用电流传感器测量放电过程中电路的电流，并将结果输入计算机，得到了图（b）所示的电流i与时间t的关系图像.①通过i－t图像可以发现：电容器放电时，电路中的电流减小得越来越慢（填“快”或“慢”）.②已知图（b）中图线与坐标轴所围成图形的面积表示电容器放电过程中所释放的电荷量，根据图像可估计电容器放电前所带电荷量Q约为 3.2×10－3C，电容器的电容C约为4.0×10－4 F.（结果均保留2位有效数字）（4）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AD（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）图（c ）中实线是实验得到的放电时的i －t 图像，如果不改变电路的其他参数，只减小电阻R 的阻值，则得到的i －t 图线可能是图（c ）中的 ② （填“①”“②”或“③”）.（6）改变电源电动势，重复多次上述实验，得到电容器在不同电压U 下充满电时所带的电荷量Q ，并作出Q －U 图像，则图像应是 B .解析（1）充电时必须将电容器接电源，故将单刀双掷开关拨向1.（2）电容器充电时，随着电荷量的增加，电容器两极板间电压升高，电阻R 两端分得的电压减小，电路中电流逐渐减小，电容器两极板间电压增大到等于电源电压之后，电流减小为零，A 正确.（3）①从图（b ）中可以看出放电时电流减小得越来越慢（斜率的绝对值表示电流的变化快慢）；②可数出图线与坐标轴所围成图形有40小格（格数为38～42都正确），所以电容器放电前所带电荷量约为Q ＝40×15×25×10－3C ＝3.2×10－3C ，根据电容的定义可得C ＝QU ＝4.0×10－4F.（4）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，最后变为0，根据Δq ＝I Δt 可知，q －t 图像的斜率表示电流的大小，A 正确，B 错误；电容器两极板间的电压变化量ΔU AB ＝ΔqC ＝IC Δt ，U AB －t 图像的斜率表示IC ，在充电和放电过程中电容器的电容不变，根据充电和放电过程中电流的特点可知，C 错误，D 正确.（5）若只减小电阻R 的阻值，则开始时刻的电流将增大，i －t 图像的纵截距增大，由于总的电荷量一定，则图像与坐标轴围成的面积相同，故曲线②符合要求.（6）对一个特定的电容器，由Q ＝CU 可知其带电荷量与电压成正比，B 正确.命题点2 创新设计实验2.[2023山东]电容储能已经在电动汽车，风、光发电，脉冲电源等方面得到广泛应用.某同学设计图甲所示电路，探究不同电压下电容器的充、放电过程，器材如下：电容器C（额定电压10V，电容标识不清）；电源E（电动势12V，内阻不计）；电阻箱R1（阻值0～99999.9Ω）；滑动变阻器R2（最大阻值20Ω，额定电流2A）；电压表V（量程15V，内阻很大）；发光二极管D1、D2，开关S1、S2，电流传感器，计算机，导线若干.图乙图丙回答以下问题：（1）按照图甲连接电路，闭合开关S1，若要升高电容器充电电压，滑动变阻器滑片应向b端滑动（填“a”或“b”）.（2）调节滑动变阻器滑片位置，电压表表盘如图乙所示，示数为 6.5V（保留1位小数）.（3）继续调节滑动变阻器滑片位置，电压表示数为8.0V时，开关S2掷向1，得到电容器充电过程的I－t图像，如图丙所示.借鉴“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中估算油膜面积的方法，根据图像可估算出充电结束后，电容器存储的电荷量为 3.8×10－3C（结果保留2位有效数字）.（4）本电路中所使用电容器的电容约为 4.8×10－4F（结果保留2位有效数字）.（5）电容器充电后，将开关S2掷向2，发光二极管D1（填“D1”或“D2”）闪光.解析（1）滑动变阻器采用分压式接法，根据电路图可知，滑片向b 端滑动时，充电电压升高.（2）电压表的量程为15V ，每个小格表示0.5V ，即电压表的分度值为0.5V ，即在本位估读，读得示数为6.5V.（3）I －t 图像与坐标轴所围的面积等于电容器存储的电荷量，按照多于半格算1格，少于半格可忽略的计数原则，可数得共38个小格，故电容器存储的电荷量为Q ＝38×15×24×10－3C ＝3.8×10－3C.（4）由电容的定义式可得C ＝QU＝3.8×10－38.0F ＝4.75×10－4F ，结果保留2位有效数字得C ＝4.8×10－4F.（5）电容器左侧极板为正极板，开关S 2掷向2时电容器放电，电流从电容器左侧流出，结合二极管的单向导电性，易知D 1导通并闪光，D 2截止不亮.1.[2022北京]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，为电流表，为电压表.下列说法正确的是（ B ）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解析电容器充电电容器放电2.电流传感器可以捕捉到瞬间的电流变化，它与计算机相连，可以显示出电流随时间变化的I －t 图像.按图甲所示连接电路.直流电源电动势为9V ，内阻可忽略，电容器选用电容较大的电解电容器.先使开关S 与1端相连，电源向电容器充电；然后把开关S 掷向2端，电容器通过电阻R 放电，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I －t 图像如图乙所示.（1）在图乙所示的I－t图像中用阴影标记面积的物理意义是通电0.2s电容器增加的电荷量（或流过电阻R的电荷量）.（2）根据I－t图像估算当电容器开始放电时所带的电荷量q0＝ 1.8×10－3C（1.7×10－3C 也正确），并计算电容器的电容C＝ 2.0×10－4F（1.9×10－4F也正确）.（均保留2位有效数字）（3）如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，充电时I－t曲线与横轴所围成的面积将不变（选填“增大”“不变”或“变小”）；充电时间将变短（选填“变长”“不变”或“变短”），简要说明原因：充电电流增大.解析（1）题图乙中1～3.4s的I－t图线是充电电流随时间变化的规律图线，又I－t图线与t轴所围成的面积表示电荷量，则题图乙中阴影面积的物理意义是通电0.2s电容器增加（或流过电阻R）的电荷量.（2）电容器在全部放电过程中释放的电荷量在数值上等于放电过程I－t图线与横轴所围成的面积；首先以坐标纸上的一个小正方形作为一个面积计量单位，数出图线与横轴所围的图形中有多少个完整的小正方形，对于超过该格一半面积的计为一个，不足一半的舍去不计，这样即可以得到包含的小正方形的个数为44个（43～45个都正确）；其次确定每个小方格所对应的电荷量，纵坐标的每个小格为0.2mA，横坐标的每个小格为0.2s，则每个小格所代表的电荷量为q＝0.2×10－3×0.2C＝4.0×10－5C，则电容器开始放电时所带的电荷量q0＝nq＝44×4.0×10－5C＝1.8×10－3C；电容器的电容C＝q0U ＝1.8×10－39F≈2.0×10－4F.（3）如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，将开关掷向1，充电完毕时电容器两端的电压不变，由于电容器的电容不变，根据Q＝CU可知充入电容器的电荷量不变，即充电时I－t曲线与横轴所围成的面积将不变.将开关掷向1，电容器开始时所带电荷量为0，可知电容器两端的电压U C＝0，则电阻R两端的电压U R＝E，此时通过R的电流即电容器开始充电时的电流，即I max＝U RR；只减小电阻R，则I max增大，而充电时I－t图线与横轴所围成的面积将不变，所以充电时间将变短.3.某同学通过实验观察电容器的放电现象，采用的实验电路如图甲所示，已知所用电解电容器的长引线是其正极，短引线是其负极.（1）按图甲连接好实验电路，开关S应先接到1，再接到2（均选填“1”或“2”），观察电容器的放电现象.（2）根据图甲电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接.（3）电容器开始放电的同时开始计时，每隔5s读一次电流表的值i，记录数据如下表.时间t/s0510152025电流i/μA500392270209158101时间t/s303540455055电流i/μA7549302393请根据表中的数据，在图丙中作出电流i随时间t变化的图线.答案（2）如图1所示（3）如图2所示图1 图2解析（1）连接好电路图，开关S应先接到1对电容器进行充电，再接到2使电容器放电，观察电容器的放电现象.（2）根据题图甲所示电路图连接实物电路图，注意电容器正极接电流表正接线柱，实物电路图如图1所示.（3）根据表中实验数据在题图丙中描出对应点，然后画一条平滑曲线，让尽可能多的点过曲线，不能过曲线的点大致均匀分布在曲线两侧，作出图像如图2所示.4.在“用传感器观察电容器的充电”实验中，电路图如图甲所示.一位同学使用的电源电压为8.0V，测得充满电的电容器放电的I－t图像如图乙所示.（1）I－t图线与两坐标轴围成的面积表示的物理意义是放电过程中放出的总的电荷量；若按“数格子”（等于或多于半格算一格，小于半格舍去）法计算，则电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为 2.4×10－3C（结果保留2位有效数字）.（2）根据以上数据估算电容器的电容为 3.0×10－4F（结果保留2位有效数字）.（3）如果将电阻R换成一个阻值更大的电阻，则放电过程释放的电荷量不变（填“变多”“不变”或“变少”）.解析（1）电容器的放电图像是一条逐渐下降的曲线，而q＝It，由微元法可知，I－t图线与坐标轴围成的面积表示放电过程中放出的总的电荷量.图线下约有30格，所以电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为Q＝30×0.0002×0.4C＝2.4×10－3C.（2）电容器充满电后所带的电荷量Q＝2.4×10－3C，而所加电压U＝8.0V，所以电容器的电容C＝QU ＝2.4×10－38.0F＝3.0×10－4F.（3）由于电容器充满电后所带的电荷量一定，所有电荷量将通过电阻释放，若将电阻R换成一个阻值更大的电阻，对应的I－t图像更加平缓些，但释放电荷的总量不变.5.如图甲所示是利用电流传感器系统研究电容器充电情况的电路图.将电容器C1接入电路检查无误后进行了如下操作：图甲图乙①将S拨至1，并接通足够长的时间；②将S拨至2；③观察并保存计算机屏幕上的I－t图，得到图线Ⅰ（图乙Ⅰ）；④换上电容器C2重复前面的操作，得到图线Ⅱ（图乙Ⅱ）.（1）操作①的作用是使电容器不带电.（2）两个电容器相比较，C1的电容较大（填“较大”“较小”或“与C2的电容相等”）.（3）由I－t图线可以分析出，两个电容器都充电2s时，C1的电压小于（填“大于”“小于”或“等于”）C2的电压.解析（1）由题图甲可知，将S拨至1，电容器与电阻R串联，所以电容器放电，最终电容器不带电.（2）由题图乙结合图像的含义可知，曲线与坐标轴所围图形的“面积”的大小即电荷量，则充电完毕时，Q1＞Q2，两电容器两端电压相等，由C＝QU可知C1较大.（3）由I－t图线可以分析出，两个电容器都充电2s时，I1＞I2，由U＝IR可知，R两端电压U R1＞U R2，由串联电路分压可得U C1＜U C2.6.[2023新课标]在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下：电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干.（1）用多用电表的电压挡检测电池的电压.检测时，红表笔应该与电池的正极（填“正极”或“负极”）接触.（2）某同学设计的实验电路如图（a）所示.先将电阻箱的阻值调为R1，将单刀双掷开关S 与“1”端相接，记录电流随时间的变化.电容器充电完成后，开关S再与“2”端相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是C.（填正确答案标号）A.迅速变亮，然后亮度趋于稳定B.亮度逐渐增大，然后趋于稳定C.迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭（3）将电阻箱的阻值调为R2（R2＞R1），再次将开关S与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情况.两次得到的电流I随时间t变化如图（b）中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值为R2（填“R1”或“R2”）时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的电荷量（填“电压”或“电荷量”）.解析（1）在使用多用电表时，应保证电流从红表笔流入，从黑表笔流出，即“红进黑出”，因此红表笔应该与电池的正极接触.（2）S与“1”端接时，小灯泡不发光，电容器充电；S与“2”端接时，电容器放电，且放电速度逐渐变小，直至为0，故C对，AB错.（3）实线中电流的峰值较小，说明电路中的电阻较大，对应电阻箱阻值为R2；根据电流的定义式I＝q可知q＝It，则I－t图线与坐标轴围成的面积为电荷量.t。

电容充放电实验报告

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篇一：充放电实验
实验报告
专业：实验日期：20XX.5.16班级：授课教师:学号：指导教师：姓名：成绩评定：
实验2电容与电感的充放电实验
一、实验目的
1．熟悉电感与电容的充放电过程，掌握充放电过程中电流、电压的计算公式；
2．明确时间常数?对电感与电容充放电时间的影响；
3．掌握信号发生器与示波器的使用方法；
4．学习分析充放电过程中电压、电流波形的变化规律，比较当?改变时对波形的影响。

二、实验电路
将一个0.22μF的电容器、一个4.7kΩ的电阻与函数发
生器按图1（a）实验电路联接。

设定函数发生器，使其输出6V/100hz，占空比为50%的方波。

输出6V时模拟电容器充电;输出oV时，模拟电容器放电。

联接示波器，接通函数发生器的电源开关，用A通道观察方波，用b通道观察电容器上的电压。

AY1
u=6V
f=100hz
方波Y2示波器
图1（a）
将一个100mh的电感与一个1kΩ的电阻串联，然后联接到电压为6V、频率为1khz的方波上，如图1（b）所示。

用示波器观察电感上电压的变化规律。

Y1
u=6V
f=1Khz
方波
Y2示波器
.
图1（b）
三、实验设备
1。

电容充放电测试方法

电容充放电测试方法
电容充放电测试方法是一种检测电容器电性能的方法，通常用于生产过程中的质量控制和故障排除。

该方法基于电容器的充放电特性，通过测量电容器的电压和电流变化，得出电容器的电容值、电阻值等关键参数，以判断其是否符合规格要求。

具体的测试步骤包括：
1. 准备测试设备，包括电容器、电压源、电流表、电压表等。

2. 将电容器放置在测试台上，连接电源和测试仪器。

注意接线
正确，以避免损坏设备或造成人身伤害。

3. 对电容器进行充电，将电压源的正极接在电容器的正极上，
负极接在电容器的负极上。

记录下充电时间和充电电流。

4. 等待电容器充电完毕，断开电源，测量电容器的电压和电流。

记录下这些数据，并计算出电容值和电阻值。

5. 对电容器进行放电，将电容器的正负极短接，注意安全。

记
录下放电时间和放电电流。

6. 等待电容器放电完毕，测量电容器的电压和电流。

记录下这
些数据，并计算出电容值和电阻值。

7. 对比电容器的充放电数据，判断其是否符合规格要求。

需要注意的是，在进行电容充放电测试时，应注意安全问题，避免触电或短路等事故发生。

同时，要根据电容器的规格要求选择合适的测试设备和测试方法，以保证测试结果的准确性和可靠性。

- 1 -。

电容特性实验报告

电容特性实验报告电容特性实验报告引言电容是电路中常见的元件之一，它具有储存电荷的能力。

为了深入了解电容的特性，我们进行了一系列的实验。

本报告将详细介绍实验的目的、原理、实验过程和结果，并对实验结果进行分析和讨论。

一、实验目的本次实验的目的是研究电容的特性，包括电容的充电和放电过程、电容的电压和电荷之间的关系以及电容的容值测量方法。

通过实验，我们希望能够加深对电容特性的理解，并掌握相关的实验技巧。

二、实验原理1. 电容的充电和放电过程当一个电容器连接到电源时，电荷开始从电源流向电容器，电容器逐渐充电。

充电过程中，电容器两极的电压逐渐增加，直到达到电源电压。

当电容器断开电源连接时，电容器开始放电，电容器两极的电压逐渐减小，直到降至零。

2. 电容的电压和电荷之间的关系电容的电压和电荷之间存在着线性关系，即电容的电压与电容器所储存的电荷量成正比。

这一关系可以用以下公式表示：Q = C × V，其中Q为电荷量，C为电容的容值，V为电容的电压。

3. 电容的容值测量方法为了测量电容的容值，我们使用了一个称为电桥的仪器。

电桥利用了电容器在充电和放电过程中电压变化的特性，通过调节电桥的平衡条件，可以测量电容三、实验过程1. 准备实验所需的电容器、电源、电桥和电压表等仪器。

2. 将电容器连接到电源，并记录电容器充电和放电过程中的电压变化。

3. 使用电桥测量电容器的容值，并记录测量结果。

四、实验结果我们进行了多组实验，得到了如下结果：1. 在电容器充电和放电过程中，电压随时间的变化呈指数衰减的趋势。

2. 通过测量不同电压下的电荷量，我们验证了电容的电压和电荷之间的线性关系。

3. 使用电桥测量了几个电容器的容值，结果与标称值基本吻合。

五、结果分析和讨论通过实验，我们进一步了解了电容的特性。

我们观察到电容器充电和放电过程中的电压变化趋势，发现电压随时间的变化呈指数衰减的规律。

这是因为电容器内部的电阻和电容的特性导致了这种衰减。

测量电容器特性的实验方法

测量电容器特性的实验方法电容器是电路中常见的被动元件，它具有存储能量的特性，广泛应用于各个领域。

在实际应用中，了解电容器的特性参数十分重要，以便正确地设计电路。

本文将介绍几种常用的测量电容器特性的实验方法。

一、直流电桥法直流电桥法是一种准确测量电容器参数的方法。

它基于电桥平衡原理，用一个称为维纳桥的电路来测量电容器的容值。

实验原理是通过调节电桥中的可变电阻，使得电桥平衡，从而获得电容器的准确容值。

在实验中，首先接上一个标准电容器，并精确调节电桥的可变电阻，使得电桥两边的电势差为零。

然后，将待测电容器与标准电容器交换位置，重复调节电桥的可变电阻，直到再次达到平衡状态。

通过记录两次平衡时的电桥电阻差，以及两个电容器的容值，可以计算出待测电容器的准确容值。

二、交流电桥法除了直流电桥法，交流电桥法也是测量电容器特性的一种常用方法。

它通过测量电桥在交流电路中的平衡状态，确定电容器的容值。

与直流电桥法不同的是，交流电桥法可以用于测量微弱电容器的容值。

实验中，将待测电容器与已知电容和可变电阻组成一个交流电桥电路。

通过调节电桥的可变电阻和频率，使得电桥平衡。

然后，测量平衡状态下的电桥频率和可变电阻的数值，通过计算，可以得到待测电容器的容值。

三、示波器法示波器法是一种利用示波器测量电容器特性的方法。

它基于电容器的充放电过程，通过测量电容器的充放电曲线来计算容值。

实验中，将待测电容器与一个已知电阻串联接入电路中，然后通过电源给电容器充电。

利用示波器观察电容器在充电过程中的电压变化，并记录充电时间。

根据电容器充电时间和已知电阻的数值，可以利用充电曲线的指数函数关系计算出电容器的容值。

四、谐振法谐振法是一种利用谐振电路测量电容器特性的方法。

它基于电容器与电感器在谐振频率下形成共振的原理。

实验中，将待测电容器与已知电感器串联接入谐振电路中。

通过调节电容器的容值，使得电路在谐振频率处共振。

然后，通过测量共振频率和已知电感的数值，可以计算出电容器的容值。

测量电容器的电容

测量电容器的电容电容器是电子电路中常见的元件之一，它用于储存和释放电能。

在实际应用中，准确地测量电容器的电容是非常重要的，因为电容器的电容值直接影响着电路的性能和稳定性。

本文将介绍几种常见的方法来测量电容器的电容。

一、使用数字电表测量电容当我们需要测量电容较小的电容器时，可以使用数字电表进行测量。

数字电表通常具有电容测量功能，操作简单方便。

步骤如下：1. 将电容器与数字电表连接，注意连接的极性。

2. 设置数字电表的电容测量档位。

3. 将电容器充电，然后断开充电电源。

4. 记录数字电表显示的电容值。

二、使用示波器测量电容示波器也可以用来测量电容器的电容。

示波器能够显示电容器充电和放电的过程，从而计算得出电容值。

步骤如下：1. 将电容器与示波器连接。

一端连接示波器的信号输入端，另一端连接示波器的地端。

2. 设置示波器的时间基准，使波形显示适当的时间范围。

3. 施加一个直流电压或脉冲信号到电容器上。

4. 观察示波器上的电压波形，记录充电和放电的时间间隔。

5. 根据充电和放电的时间间隔计算电容值。

三、使用LC振荡电路测量电容LC振荡电路也可以用来测量电容器的电容。

LC振荡电路是由电感和电容构成的，并通过测量振荡频率推导出电容值。

步骤如下：1. 将电容器与LC振荡电路连接。

电容器连接在电感的并联分支上。

2. 施加一个脉冲信号或者调节电源使LC振荡电路开始振荡。

3. 测量LC振荡电路的振荡频率。

4. 根据振荡频率计算电容值。

四、使用RC恒流放电法测量电容RC恒流放电法也是测量电容器电容的一种方法。

通过测量电容器放电的时间来计算电容值。

步骤如下：1. 将电容器与电阻串联连接。

2. 施加一个电压或电流信号到电容器上。

3. 记录电容器放电的时间。

4. 根据放电时间和电阻值计算电容值。

总结：以上介绍了几种常见的测量电容器电容的方法，包括使用数字电表、示波器、LC振荡电路和RC恒流放电法。

选择合适的方法取决于电容器的大小、测量精度和实际应用需求。

电容器的充放电测试

一.电容器的充电
1S
A1
2
C
E
A2
V
当S合向1时，电源向电容器充电，这时看到白炽灯EL开始较亮，然后逐渐变暗，最后灯
泡灭。从电流表A1可观察到充电电流在减小，而从电压表V上看到读数在增大。经过一
段时间后，电流表A1的读数为 0 ，电压表
V的读数为 E 。
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一.电容器的充电
二.电容器的放电过程
1 S EL
A1 2
例题:
E
C A2
V
当电容器充电结束后，把S从接点1合向接点2时，电容器便开始放电。这时看到灯泡EL开始较亮，然后逐渐变暗，最后灯泡灭。从电流表A2可观察到充电电流在减小，而从电压表V上看到读数在减小。经过一段时间后，电流表A2的读数为 0 ，电压表V的读数为 0 。
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二.电容器的放电过程
结论:
• 1.刚开始放电时 • I较大 , Q=CUC=CE , UC=E • 2.放电过程中 • I减小 , Q减小 , UC 减小 • 3放电结束时 • I=0 , Q=0 , UC=0
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广州铁路职业技术学院
结论:
• 1.刚开始的过程中
•
I较大 , Q=0 , UC=0
• 2.充电过程中
• I减小 , Q增大 , UC增大 • 3.充电结束时
• I=0 , Q最大 , UC=E 则Q=CUC=CE
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二.电容器的放电过程
• 充电的三个过程：S合向2

A1 2
C
E
A2
V
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电容和电能存储实验

电容和电能存储实验电容和电能存储是电学领域中非常重要的实验之一。

通过这些实验，我们可以深入了解电容器和电能存储器的工作原理以及其在电路中的应用。

本文将介绍电容和电能存储实验的基本原理、实验步骤以及实验结果的分析。

一、电容实验1. 基本原理电容器是一种能够储存电能的器件，它由两块导体板和之间的绝缘材料组成。

在电容器中，当施加电压时，正极板上会聚集正电荷，负极板上聚集负电荷，从而在两板之间形成电场。

电容器的储能能力与其电容大小有关，电容的计量单位为法拉(F)。

2. 实验步骤首先，准备一个电容器、一个直流电源和一块电阻。

将电容器连接到电源的正负极，电阻连接到电容器的一个极板上。

然后，打开电源，使电容器充电。

通过测量电流和电压的变化，可以计算出电容器的电容大小。

3. 实验结果的分析根据实验结果，我们可以得到电容器的充电曲线。

在开始充电时，电容器的电流是最大的，随着时间的推移，电流逐渐减小。

同时，电容器的电压逐渐上升，直到达到电源电压。

根据充电曲线的形状，可以判断电容器的充电速度以及其储能能力。

二、电能存储实验1. 基本原理电能存储器是一种能够储存电能并在需要时释放电能的设备。

常见的电能存储器有电池和超级电容器。

电能存储器的储能能力与其容量有关，容量的计量单位为安培时(Ah)。

2. 实验步骤选择一个电池或超级电容器作为电能存储器，将其连接到电路中。

然后，将电源转换成恒定电流源，通过一段时间的充电，使电能存储器储存一定量的电能。

接着，断开电路连接，通过测量电能存储器的电压变化，可以计算出其储能能力。

3. 实验结果的分析通过实验结果，我们可以得到电能存储器的放电曲线。

在初始阶段，电能存储器的电压是最高的，随着时间的推移，电压逐渐下降。

通过分析放电曲线的形状，可以了解电能存储器在不同负载下的储能能力和放电性能。

总结：电容和电能存储实验是电学领域中重要的实验之一。

通过这些实验，我们可以深入了解电容和电能存储器的工作原理以及其在电路中的应用。

电容器实验十：观察电容器的充、放电现象带电粒子在电场中的直线运动-2025物理大一轮复习讲义人教版

第4课时电容器实验十：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.知道电容器的基本构造，了解电容器的充电、放电过程。

2.理解电容的定义及动态变化规律。

3.掌握带电粒子在电场中做直线运动的规律。

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，正极板因失去电子而带正电，负极板因获得电子而带负电。

正、负极板带等量的正、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大(填“大”或“小”)，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小(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、负极板上电荷发生中和，在电子移动过程中，形成电流。

放电开始电流较大(填“大”或“小”)，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小(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和触点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和触点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。

例1(2023·福建莆田市二模)某探究小组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(内阻不计)，R 为定值电阻，C 为电容器，A 为电流表，V 为电压表。

(1)给电容器充电后，为了观察放电现象，单刀双掷开关S 应拨至_______(填“1”或“2”)位置。

放电过程中，R 中电流方向________________(填“自左向右”或“自右向左”)；观察到电压表的示数逐渐变小，说明电容器的带电荷量逐渐________(填“增加”或“减少”)。

RC电路测电容用

RC 电路测电容用【实验目的】1、观察电容充放电现象，了解电容特性；2、利用电容器的充、放电测定电容；3、根据电容容抗的频率特性测定电容。

【仪器仪器】两个电容（其中一个为电解电容，电容值470F μ；另一个电容值约为0.1F μ），电阻箱，直流电源，信号发生器，数字万用电表，示波器，导线．开关等。

【实验原理】1．电容器电容器是常用电子元件之一，其符号如图l 所示，用C 表示．常用电容器以两层金属箔（膜）为极板。

极板中间有一层绝缘材料作为介质。

极板上可积聚等量异号的电荷Q,两极板的电压为U ，两者成线性关系，其比值即为电容UQC =电容符号电容的基本单位是F ，这个单位太大，常用单位有F μ和pF ：F μ610F 1=，pF 610F 1=μ，电容的种类很多，分为固定电容和可变电容，固定电容有：瓷介质电容、云母电容、薄膜介质电容、纸介质电容和电解电容器等，常用的电解电容器电容值较大，且有正负极性，使用时应注意将正极接高电位，负极接低电位；如果极性接反，会将电容器击穿损坏．电容的主要参数有：电容值和额定工作电压。

由于电容的充放电特性，以及电容具有隔直流和通交流的能力，在电子技术中使用十分普遍，常用于滤渡电路、定时电路、锯齿波发生器电路、微分积分等电路．2．RC 电路充放电特性将一个电容和一个电阻串联构成RC 电路，电路如图2所示当开关K 合到图2中的“1”时，直流电源通过电阻R 给电容充电，电容上的电压c u 逐渐增大，最终与电源电压E 相等；然后再将开关合向“2”，电容C 将通过电阻R 放电，c u 逐渐减小，直至为零。

在RC 电路充放电过程中c u 和R u 的变化遵循以下规律：C图 1 电容符号图 2 电容充放电原理图（1）对于充电过程，有)1(/RC t C e E u --= （1）RCt e RE i /-=或RC t R Ee u /-= （2）（2）对于放电过程，有RC t C Ee u /-= （3）RCt e RE i /--=或RC t R Ee u /--= （4）由上述公式可知，在充电过程中，c u 和)(R u i 均按指数规律变化，式(4)中电流的负号表示放电过程中电流的方向与充电过程相反。

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实验
实验目的
1.深入理解电容概念，掌握利用电容器通过高电阻放电测电容的方法.
2.学会计算曲线下面积的方法.
3.通过学生对实验的观察和研究，培养学生的科学探究能力和抽象思维能力.
4.注意培养学生对科学的探究精神.
实验准备
一、知识回顾
电容器充电后，所带电荷量Q与两极板电势差U和电容C之间满足的关系.U可由直流电压表测出，Q可由电容器放电测量.使电容器通过高电阻放电，放电电流随电容器两极板间的电压下降而，通过测出不同时刻的放电电流值，直至i=0，作出放电电流i随时间变化的曲线，曲线下的面积即等于电容器所带电荷量Q.由可求出电容器的电容值.
进行实验
一、实验过程
方案1
方案2：利用传感器测量
本实验中的电流传感器和数据采集器使用朗威数字化实验室中的器材
10.计算电容器在全部放电过程中释放的电荷量.
11.计算电容的大小.
二、数ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ记录
三、实验结论
归纳总结
1.数字化物理实验是一种现代化的教育和科研手段,它将信息技术与传统的物理测量有机结合起来，在实验中用传感器代替常用的测量仪器，特别是有些动态物理量不能用传统实验进行动态测量，而采用数字化物理实验，通过传感器和计算机可以进行实时动态测量，并可方便转换成数据表格或图象，从而大大提高了我们的课堂教学效率.
实验练习
答案
实验利用电容器放电测电容
知识回顾
Q=CU减少
实验练习
二、注意事项
4.计算曲线下面积时以坐标纸上的一个小方格作为面积计量单位，数出实验曲线下有多少完整的小方格.对于曲线通过其中的小方格，曲线下的部分超过该格一半面积的记为一个小方格，不足一半的则舍去不计.
三、实验器材
方案1：
方案2：
计算机、数据采集器、电流传感器、电源、电容器、电阻，单刀双掷开关，导线等.