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(共33张PPT)
第九章　静电场及其应用
4.电容器的电容
第2课时　实验：观察电容器的充、放电现象
核心素养 素养目标
物理观念 知道电容器充、放电时电流的变化情况.
科学探究 1.能制订探究方案，选用合适的器材获得数据.
2.能撰写实验报告，对科学探究过程与结果进行交流和反思.
科学态度
与责任 体会科学研究方法，增强创新意识和实践能力，注重体现物理学科的本质.
一、实验原理和实验器材
教材认知
【知识梳理】
正电　
负
电　
停止移动　
中和　
减小　
2. 实验器材
6 V的直流电源、 单刀双掷开关、平行板电容器、电流表、电压表、电阻（或小灯泡）.
典题讲练
[典例1]　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.
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
C　
解析：（1）S与“1”端相接时，小灯泡不发光，电容器充电；S与“2”端相接时，电容器放电，且放电速度逐渐变小，直至为0，故C对，A、B错.
图（a） 图（b）
R2　
电荷量　
名师点评
电容器在充、放电过程中的能量转化
（1）电容器在充电过程中：贮存电荷、贮存电能、将电源的能量转化为电场能.
（2）电容器在放电过程中：释放电荷、释放的电场能转化为其他形式的能.
二、实验步骤与实验现象
教材认知
【知识梳理】
（1）按图连接好电路.
（2）把单刀双掷开关S接1，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接3，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）实验记录和分析
实验项目 实验现象
电容器充电 灯泡 灯泡的亮度由明到暗最后熄灭
电流表1 电流表1的读数由大到小最后为零
电压表 电压表的读数由小到大最后为6 V
电容器放电 灯泡 灯泡的亮度由明到暗最后熄灭
电流表2 电流表2的读数由大到小最后为零
电压表 电压表的读数由大到小最后为零
典题讲练
[典例2]　（2025·湖南雅礼中学高二月考）利用电流传感器研究电容器的放电过程的电路如图1所示，其中电源电动势E＝8 V. 先使开关S与1相连，电容器充电结束后把开关S掷向2，电容器通过电阻箱R放电.传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流I随时间t变化的曲线如图3所示.
解析：（1） 实验中电阻箱的阻值R＝3 360 Ω.t＝2 s时，电容器还在放电，a极板带正电.
3 360　
正　
电容器在
Δt时间内的放电量　
5×10－4　
A B C D
A　
D　
解析：（3） 如果只增大电阻R，则电容器放电的最大电流会减小，由于放电电量不变，即I－t图像的 “面积”不变，则放电时间变长，应该是选项A；如果只增大电容C，则电容器带电量增加，I－t图像的 “面积”变大，最大电流不变，I－t图像的变化应该是选项D.
名师点评
　　（1）电容器充电时，带电量增加，两极电势差变大；电容器放电时，带电量减小，电势差变小.
（2）电容器充电或放电过程中，电流都是由最大值逐渐减小.
（3）在I－t图像中，图线与坐标轴所围面积表示电荷量.
[训练]　（2025·合肥一中期末）某同学用如图甲所示电路研究电容器的充放电规律，直流电源的电动势为6 V.
甲
充电后电容器的带电量
解析：（1） 根据Q＝It可知，图线与坐标轴所围的面积的物理意义为充电后电容器的带电量.
乙
6　
5.7×10－4　
甲
乙
＞　
＝　
随堂检测
　
C
A. 在形成电流曲线1的过程中，电容器两极板间电压逐渐减小
B. 在形成电流曲线2的过程中，电容器的电容逐渐减小
C. 曲线1与横轴所围面积等于曲线2与横轴所围面积
D. S接1端，只要时间足够长，电容器两极板间的电压就能大于电源电动势E
1
2
解析：形成电流曲线1的过程是电容器的充电过程，形成电流曲线2的过程是电容器的放电过程，在形成电流曲线1的过程中，电容器两极板间电压会随着充电电荷量的增加而逐渐增大，故A错误；电容器的电容是不随电压、电流的变化而变化的，故B错误；曲线1与横轴所围面积是充电的电荷量，曲线2与横轴所围面积就是放电的电荷量，由于充电电荷量等于放电电荷量，故C正确；当S接1端时，无论时间多么长，电容器两极板间的电压都不可能大于电源电动势E，故D错误.
1
2
2. （2025·梧州新高考教研联盟期中）某物理学习兴趣小组用如图甲所示的电路观察电容器的充、放电现象，并测量电容器的电容.
甲
解析：（1）粗略观察充、放电的电流大小和方向时，由于充、放电过程通过表头的电流方向相反，应选择表头为乙图所示的电流表.
乙　
乙 丙
1
2
丁
解析：（2）充电时，电容器左极板带正电，右极板带负电，则放电时，流经电阻R的电流向右.
向右　
435（或4.35×102）　
1
2
课时作业（十）
[基础训练]
1. 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.如图甲连接电路.直流电源电动势9 V，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.
甲 乙
1
2
3
解析：（1）将开关S接通1，电容器的左极板与电源的正极相连，所以电容器的左极板带正电.再将S接通2，电容器通过电阻R放电，所以通过R的电流方向向右.
左　
右
解析：（2）由电容器的计算公式，可得电荷量Q＝CU，电容器储存的电荷量Q与电阻R无关，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.如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，由于电阻对电流的阻碍作用减小，充电电流增大，所以充电时间将变短.
不变
变短
1
2
3
2. 某实验小组利用如图1所示的电路图观察电容器的充、放电现象.
图1 图2
解析：（1）将开关S打到1，电容器上极板与电源的正极相接，则上极板带正电，再将S打到2，电容器放电，正电荷向左定向移动，所以通过电流表的电流方向向左.
正　
左　
1
2
3
解析：（2）实验中所使用的电容器的额定电压为5.5 V，电容C＝0.47 F，当电容器两端电压为额定电压时，电容器极板上所带电荷量Q＝CU＝0.47×5.5 C＝2.6 C.
2.6　
图2
1
2
3
A B C D
解析：（3）电容器放电过程中，电荷量与电压成正比，故选项A错误，B正确；放电过程中，电流逐渐减小，且减小得越来越慢，故选项C错误，D正确.
BD　
1
2
3
[能力提升]
3. （2025·湖南常德高二月考）用如图甲所示的电路观察电容器的充、放电现象，现提供如下实验器材：电源E（电压恒为3 V）、电容器C（电容约为1 000 μF）、电阻箱R（0～9 999 Ω）、微安表G（量程500 μA），单刀双掷开关S和导线若干.
解析：（1）充电完毕，将开关S拨至位置2，电容器放电，电容器上极板带正电，则流经电阻箱R的电流方向为从下到上.
从下到上　
1
2
3
980　
1
2
3
C　
解析：（3）由q＝It知q－t图像的斜率的绝对值表示电流大小，两次实验中电阻箱接入电路的阻值Ra＜Rb，可知曲线a的放电电流比曲线b的大，曲线a的q－t图像的斜率的绝对值大，电容器带电荷量相同，所以曲线a放电时间短.故C符合要求.
1
2
3

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