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课 题 3-3电容器的充电和放电
课 时 教 学 目 标 了解电容器的储能特性及RC电路过渡过程中时间常数的概念
教学重点 电容器充电放电的特性
教学难点 电容器充电放电的特性
课 型 理论 授课时数 2
更新、补充 删减 内容 无
使用教具
课外作业
课 后 体 会
教 学 过 程 设 计
【一、复习】 电容器的选用、连接 【二、讲授新课】 电容器的充电和放电 电容器的充电 当开关置于接点“1”，电源便向电容器充电。开始时灯泡较亮，然后逐渐变暗，从电流表可以观察到充电电流由大到小的变化，从电压表可以观察到电容器两端电压由小到大的变化。经过短短一段时间，灯泡熄灭，电流表指针回到零，电压表所示电压值接近于电源电动势，即Uc=E，这表明电容器已充满了电荷。 电容器的放电 电容器充电结束后，将开关置于接点“2”，可以观察到小灯泡亮了一下又熄灭了。这是电容器放电引起的，这时的电容器相当于一个等效电源。在电容器两极板间电场力的作用下，负极板的负电荷不断移出与正极板的正电荷中和，电容器两端的电压也随之而下降，直至两极板上电荷完全中和，这时电容器两极板间电压为零，电路中电流也为零。 二、电容器中的电场能 教 学 过 程 设 计
当电容器充电时，两个极板上的正、负电荷不断累积，两极板间就形成了电场，电容器在储存了电荷的同时也储存了能量。充电电容器中储存的电场能可用下式表示： 式中 WC 电容器中储存的电场能，J； C 电容器中的电容，F； uc 电容器两极板间的电压，V； Q 电荷量，C。 电容器中储存的电场能量与电容器的电容成正比，所以电容反映了电容器储存电场能量的能力。 电容器只与电源进行能量的转换，它本身并不消耗能量，所以说电容器是一种储能元件。 电容器两端电压的变化，反映了电容器中电场能量的变化。 电容器中电场能量的积累和释放都是一个逐渐变化的过程，它只能从一种稳定状态逐渐变化到另一种稳定状态。 因此，电容器两端的电压决不能发生突变，也只能是一个逐渐变化的过程。 三、RC电路的过渡过程 电容器充放电时，从一种稳定状态变化到另一种稳定状态所必须经历的物理过程称作过渡过程。 充放电达到稳态值所需要的时间与R和C的大小有关。R与C的乘积称为RC电路的时间常数，用τ表示，即： τ = RC 时间常数的单位为s。τ越大，充电越慢，放电也越慢，即过渡过程就越长。反之，τ越小，过渡过程就越短。 在实际应用中，当过渡过程经过（3～5）τ时间后，可认为过渡过程基本结束，已进入稳定状态了。 【三、总结与作业】

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