第2章 第5节 第1课时　观察电容器的充、放电现象（课件 学案）高中物理鲁科版（2019）必修 第三册

第5节　科学探究：电容器 第1课时 观察电容器的充、放电现象(实验课—基于经典科学探究) 一、实验装置 二、实验原理 实验电路如图所示。当开关拨到位置“1”时，电源E对电容器充电；当开关拨到位置“2”时，电容器放电。利用电流计和电压表观察电容器在充电和放电过程中，通过电路的电流大小和方向的变化，以及电容器两极板间电压的变化，进而判断电容器两极板储存电荷量的变化。 一、实验步骤 1．连接电路：根据实验电路图连接电路。 2．观察充电过程：将单刀双掷开关拨到位置“1”，观察电容器在充电过程中，电流计和电压表的指针偏转情况。 3．观察放电过程：将单刀双掷开关拨到位置“2”，观察电容器在放电过程中，电流计和电压表的指针偏转情况。 4．记录好实验结果，关闭电源。 二、数据处理 1．记录电流计和电压表的指针偏转情况，填在下面表格中。 单刀双掷开关的位置 电流计指针偏转情况 电压表指针偏转情况 位置“1” 位置“2” 2.实验结论 电容器充电时，电容器两端电压增大，电荷量增加；电容器放电时，电容器两端电压减小，电荷量减小。充、放电结束后，电路中无电流。 三、注意事项 1．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。 4．在做放电实验时，在电路中串联一个电阻，以免烧坏电流计。 [关键点反思] 1.电容器充电时，两极板上的电荷量如何变化？ 2.电容器放电时，能量如何转化？ 3．如图所示，为一个电容器放电时的I t图像，请思考图线与t轴所围“面积”有什么物理意义？ 考法(一)　实验基本操作 [例1]　如图所示的实验电路，可研究电容器的充、放电。先使开关S与“1”端相连，电源给电容器充电，然后把开关S掷向“2”端，电容器通过电阻R放电。 (1)电容器在充电的过程中，电容器的带电荷量_____； A．不变　　　 B．变大　　　　C．变小 (2)电容器在放电的过程中，电容器的电容_____； A．不变　　　 B．变大　　　　C．变小 (3)使开关S与“1”端相连，对电路中的电容器充电，充电后，该电容器_____(选填“上”或“下”)极板带正电荷。若电容器的两个极板分别带上了电荷量均为Q的等量异号电荷，此时电容器所带的电荷量为_____。 考法(二)　数据处理和实验结论 [例2]　电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛。使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器可以捕捉瞬时的电流变化，它与计算机相连，可显示电流随时间变化的关系图像。图甲中直流电源提供的电压为U＝8 V，充电前电容器带电量为零。先使S与“1”相连，电源向电容器充电。充电结束后，使S与“2”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的I t曲线如图乙所示。 (1)在电容器充电与放电过程中，通过电阻R0的电流方向_____(选填“相同”或“相反”)； (2)图像阴影为I t曲线与对应时间轴所围成的面积，乙图中阴影部分的面积S1_____S2(选填“>”“<”或“＝”)； (3)已知S1＝1 233 mA·s，则该电容器的电容值为_____F(保留两位有效数字)； (4)由甲、乙两图可判断阻值R1_____R2(选填“>”或“<”)。 (1)S先接“1”后接“2”，说明电容器先充电后放电。 (2)电容器的电容与电荷量的多少无关。 (3)I t图像与时间轴所围成的面积表示充、放电的电荷量。 (4)充电时间足够长，电容器极板间的电压最大为电源电压。　　 1．(2024·甘肃高考)一平行板电容器充放电电路如图所示。开关S接1，电源E给电容器C充电；开关S接2，电容器C对电阻R放电。下列说法正确的是(　　) A．充电过程中，电容器两极板间电势差增加，充电电流增加 B．充电过程中，电容器的上极板带正电荷，流过电阻R的电流由M点流向N点 C．放电过程中，电容器两极板间电势差减小，放电电流减小 D．放电过程 ... ...