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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,对应演练,实验,9,观察电容器的充、放电现象,-,2,-,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。,3,.,电容器质量的判别和电容器中电场能量的计算。,-,3,-,二、实验原理步骤,(,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。,-,4,-,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。,-,5,-,(,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,.,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,。,-,6,-,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。,三、总结,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。电路中的平均电流,为,-,7,-,命题点一,命题点二,电容器的认识及充、放电的电路的认识,典例,1,(2018,浙江杭州学军选考,),下列电容器相关知识描述正确的是,(,),-,8,-,命题点一,命题点二,A.,图甲为电容器充电示意图,充完电后电容器上极板带正电,两极板间的电压,U,等于电源的电动势,E,B.,图乙为电容器放电示意图,若电容器上极板带电荷量为,+Q,则放电过程中通过安培表的电流方向从右向左,流过的总电荷量为,2,Q,C.,图丙为电解电容器的实物图和符号,图丁为可变电容器及其符号,两种电容使用时都严格区分正负极,D.,图戊中的电容器上有,“5,.,5 V,1,.,0 F”,字样,说明该电容器只有两端加上,5,.,5 V,的电压时电容才为,1,.,0 F,答案,解析,解析,关闭,图甲为电容器充电过程,充完电后电容器上极板与电源的正极相连,同时两极板间的电压,U,等于电源的电动势,E,故,A,正确,;,图乙为电容器放电过程,若电容器上极板带电量为,+Q,则放电过程中通过安培表的电流方向从右向左,且流过的总电量为,Q,故,B,错误,;,图丙为电解电容器的实物图和符号,图丁为可变电容器及其符号,前者电容器使用时严格区分正负极,后者没有,故,C,错误,;,图戊中的电容器上有,“5,.,5 V,1,.,0 F”,字样,说明该电容器两端电压最大值为,5,.,5 V,而电容与电容器的电压及电荷量均无关,总是为,1,.,0 F,故,D,错误,;,故选,A,。,答案,解析,关闭,A,-,9,-,命题点一,命题点二,电容器是常见的电学元件,除了要强化电容器的理解外,对实际的电容器也要会识别,同时对电容器的充电与放电过程要有一个清晰的认识。注意区别电解电容器与可变电容器。,-,10,-,命题点一,命题点二,充放电过程中电流和电压的变化规律理解及数据测量,典例,2,(2015,海南单科,),某同学利用图,(a),所示电路测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化。实验中使用的器材为,:,电池,E,(,内阻很小,),、开关,S,1,和,S,2,、电容器,C,(,约,100,F),、电阻,R,1,(,约,200 k),、电阻,R,2,(1 k),、,电压表,(,量程,6 V),、停表、导线若干。,(1),按图,(a),所示的电路原理图将图,(b),中实物图连线。,-,11,-,命题点一,命题点二,-,12,-,命题点一,命题点二,(2),先闭合开关,S,2,再断开开关,S,2,;,闭合开关,S,1,同时按下停表开始计时。若某时刻电压表的示数如图,(c),所示,电压表的读数为,V(,保留,2,位小数,),。,-,13,-,命题点一,命题点二,(3),该同学每隔,10 s,记录一次电压表的读数,U,记录的数据如下表所示。在给出的坐标纸上绘出,U,-,t,图线。已知只有一个数据点误差较大,该数据点对应的表中的时间是,s,。,-,14,-,命题点一,命题点二,(4),电路中,C,、,R,2,和,S,2,构成的回路的作用是,。,-,15,-,命题点一,命题点二,答案,(1),如图所,示,(2)3,.,60,(3)40,.,0,(4),使充电的电容器很快放电,以便多次测量,-,16,-,命题点一,命题点二,解析,(1),实物连线见答案,(2),电压表每小格代表,0,.,1,V,且读数要求保留两位小数,其读数为,3,.,60,V,(3),绘出,U,-,t,图线,偏离图线最远的点误差最大,由此确定,t=,40,.,0,s,时对应数据误差最大。,-,17,-,命题点一,命题点二,(4),测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化,必须保证开始,(,t=,0),时,电容器不带电。电路中,C,、,R,2,和,S,2,构成回路的作用就是在实验开始前,通过闭合,S,2,使电容器放电,特别是当实验需要重复多次时,在重复实验前必须先对电容器放电。,-,18,-,1,.,常用的电容器,从构造上看,可以分为固定电容器和可变电容器两类。如图甲、乙为两种电容器的实物图片,根据图中的相关信息,下列判断中正确的是,(,),A.,图中甲为可变电容器,它是通过改变极板间的距离来改变电容器的电容的,B.,在不改变其他条件下,将甲电容器浸入煤油中,其电容不发生变化,C.,根据图乙中电容器外壳上标的数据可知,电压等于,5,.,5 V,时乙电容器就会被击穿,D.,根据图乙中电容器外壳上标的数据可知,乙电容器接,5,.,5 V,电压时,储存的电荷量为,5,.,5 C,答案,解析,解析,关闭,图甲中可变电容器是通过改变极板的正对面积来改变电容的,将甲电容器浸入煤油中,两极板间的介质改变,介电常数改变,即电容发生改变,AB,错误,;,电容器的击穿电压一定会大于额定电压,电容器外壳上标的电压是工作电压,即图乙中标识的,“5,.,5 V”,为额定电压,根据公式可得,Q=CU=,1,.,0,5,.,5 C,=,5,.,5 C,C,错误,D,正确。,答案,解析,关闭,D,-,19,-,2,.,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,定值电阻,R,2,=,150,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,:,-,20,-,请完成下列问题,:,(1),第,1,次实验中,电阻,R,1,两端的最大电压,U=,V,。利用计算机软件测得,i,-,t,曲线和两坐标轴所围的面积为,90 mAs,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=,F,。,-,21,-,(2),第,2,次实验中,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,”),判断依据是,。,-,22,-,答案,(1)9,10,.,0,10,-,3,(2),c,两次放电电荷量相等,图形与,t,轴围成的面积相等,另由于,R,2,R,1,开关掷向,2,瞬间放电电流较小,解析,(1),由题图知,最大电流为,I,m,=,90,mA,=,0,.,09,A,因此最大电压为,U,m,=I,m,R,1,=,9,V;,曲线下围的面积表示电容器的带电荷量,Q=,90,mA,s,根据电容器的定义式可得,C=,10,.,0,10,-,3,F,。,(2),根据,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,。,-,23,-,3,.,如图是用高电阻放电法测电容的实验电路图。其原理是测出电容器在充电电压为,U,时所带的电荷量,Q,从而求出其电容,C,。该实验的操作步骤如下,:,(1),按电路图接好实验电路,;,(2),接通开关,S,调节电阻箱,R,的阻值,使微安表的指针接近满刻度。记下这时的电压表读数,U,0,=,6,.,2 V,和微安表读数,I,0,=,490,A;,(3),断开开关,S,并同时开始计时,每隔,5 s,或,10 s,读一次微安表的读数,i,将读数记录在预先设计的表格中,;,-,24,-,(4),根据表格中的,12,组数据,以,t,为横坐标,i,为纵坐标,在坐标纸上描点,(,图中用,“,”,表示,),。,根据以上实验结果和图象,可以估算出当电容器两端电压为,U,0,时该电容器所带的电荷量,Q,0,约为,C,从而算出该电容器的电容约为,F,。,-,25,-,答案,8,10,-,3,1,.,3,10,-,3,解析,按照图中的点,用光滑曲线把它们依次连接起来,得到,i,-,t,图线,图线和横轴所围的面积就是放电荷量,即原来电容器的带电荷量。每小格相当于,2,.,5,10,-,4,C,用四舍五入法数得小方格有,32,个,所以,Q,0,=,8,10,-,3,C,。再,由,得,C=,1,.,3,10,-,3,F,。,
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