实验九 观察电容器的充、放电现象
1．实验目的
(1)知道电容器的构造。
(2)根据电路图正确连接实物图，认真观察电容器充、放电的实验现象。 2．实验原理
(1)电容器的充电过程：
当S接1时，电容器接通电源，与电源正极相接，电容器极板的自由电子在电场力的作用下将经过电源向与电源负极相接的下极板移动，正极由于失去负电荷而带正电，负极由于获得负电荷而带负电，正、负极板所带电荷大小相等，符号相反，如图甲所示。电荷定向移动形成电流，由于同性电荷的排斥作用，所以开始电流最大，以后逐渐减小，在电荷移动过程中，电容器极板储存的电荷不断增加，电容器两极板间电压U等于电源电压E时电荷停止移动，电流I＝0。
甲 乙
(2)电容器的放电过程：
当S接2时，电容器的两极板用导线连接起来，电容器C正极板正电荷与负极板上的负电荷中和，两极板的电荷量逐渐减少，表现为电流逐渐减小，电压也逐渐减小为零(如图乙所示)。
3．实验器材
电源、单刀双掷开关、平行板电容器、电流表和电压表。 4．实验步骤
(1)调节直流可调电源，输出为6 V，并用多用电表校准。 (2)关闭电源开关，正确连接实物图，电路图如图所示。
(3)打开电源，把双掷开关S接通触点1，观察电容器的充电现象，并将结果记录在数据处理的表格中。
1
(4)把双掷开关S接通触点3，观察电容器的放电现象，并将结果记录在数据处理的表格中。
(5)记录好实验结果，关闭电源。 5．数据处理
实验项目 灯泡 电容器充电 电流表1 电压表 灯泡 电容器放电 电流表2 电压表 6.注意事项 (1)电流表要选用小量程的灵敏电流表。 (2)要选择大容量的电容器。
(3)实验过程中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，避免烧坏电流表。
实验现象 亮度由明到暗最后熄灭 读数由大到小最后为零 读数由小到大最后为6 V 亮度由明到暗最后熄灭 读数由大到小最后为零 读数由大到小最后为零
实验电路设计与器材选取
充电时电流从电源正极流出，放电时电容器相当于电源，电流从电容器正极流出。 [题组训练]
1．下列电容器相关知识描述正确的是( )
甲 乙
丙 丁 戊
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
2
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2Q
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
A [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。]
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R1＝100 Ω，定值电阻R2＝150 Ω，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：
实验次数 实验步骤 ①将电阻R1等器材按照图甲正确连接电路，将开关S与1端连接，电第1次 源向电容器充电。 ②将开关S掷向2端，测得电流随时间变化的i-t曲线如图乙中的实线a所示。 第2次 ③用电阻R2替换R1，重复上述实验步骤①②，测得电流随时间变化的i-t曲线如图丙中的某条虚线所示。 说明：两次实验中电源输出的直流电压恒定且相同。
甲
请完成下列问题：
(1)第1次实验中，电阻R1两端的最大电压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 mA·s，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。
3
(江苏专用)2024版高考物理一轮复习 第7章 静电场 实验9 观察电容器的充、放电现象教案
