第3讲电容器与电容实验观察电容器的充放电现象.docVIP

第讲电容器与电容实验：观察电容器的充、放电现象

[教材阅读指导]

(对应人教版必修第三册相关内容及问题)

第十章第4节图10.4-3，如何根据放电的I-t图像估算电容器释放的电荷量？

提示：I-t图线与t坐标轴所围的面积表示电荷量，先算出一个小格的面积，再乘以小格数，数格时多于半个格的算一格，少于半格的舍去。

第十章[复习与提高]B组T4。

提示：如图所示。

必备知识梳理与回顾

一、常见电容器电容器的电压、电荷量和电容的关系

1．电容器

(1)组成：由两个彼此eq\x(\s\up1(01))绝缘又相距很近的导体组成。最简单的电容器是平行板电容器。

(2)电容器的充电、放电

①充电：两极板的电荷量增加，极板间的电场强度增大，eq\x(\s\up1(02))电源的能量不断储存在电容器中。

②放电：电容器把储存的能量通过eq\x(\s\up1(03))电流做功转化为电路中其他形式的能量。

③充电时电流流入正极板，放电时电流流出正极板。

2．电容

(1)定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U之比，叫作电容器的电容。其中“电容器所带的电荷量Q”，是指一个极板所带电荷量的eq\x(\s\up1(04))绝对值。

(2)定义式：C＝eq\x(\s\up1(05))eq\f(Q,U)。推论：C＝eq\f(ΔQ,ΔU)。

(3)单位：法拉(F)，1F＝eq\x(\s\up1(06))106μF＝eq\x(\s\up1(07))1012pF。

(4)物理意义：表示电容器eq\x(\s\up1(08))储存电荷的特性。

(5)决定因素：电容C的大小由电容器本身结构(大小、形状、两极板相对位置及电介质)决定，与电容器是否带电及所带电荷量(或两端所加电压)无关。

3．平行板电容器的电容

(1)影响因素：平行板电容器的电容与极板的eq\x(\s\up1(09))正对面积成正比，与两极板间电介质的eq\x(\s\up1(10))相对介电常数成正比，与eq\x(\s\up1(11))极板间的距离成反比。

(2)决定式：eq\x(\s\up1(12))C＝eq\f(εrS,4πkd)，k为静电力常量。

4．常用电容器：从构造上看，可分为eq\x(\s\up1(13))固定电容器和eq\x(\s\up1(14))可变电容器。

5．击穿电压与额定电压：加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，eq\x(\s\up1(15))电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压叫作击穿电压；电容器外壳上标的电压是eq\x(\s\up1(16))工作电压，或称额定电压，这个数值比击穿电压eq\x(\s\up1(17))低。

二、实验：观察电容器的充、放电现象

1．实验电路及器材

如图所示，把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成实验电路。

2．实验步骤

(1)把开关S接1，观察电流表及电压表指针的偏转。

(2)把开关S接2，观察电流表及电压表指针的偏转。

3．实验现象

(1)充电现象：把开关S接1时，可以看到电压表示数迅速增大，随后逐渐稳定在某一数值。通过观察电流表可以知道，充电时电流由电源的正极流向电容器的正极板，充电电流逐渐减小至0。

(2)放电现象：把开关S接2时，观察电流表可以知道，放电电流由电容器的正极板经过电阻R流向电容器的负极板，放电电流逐渐减小，最后减小到0。同时可以看到，电压表示数逐渐减小，最后减小到0。

一、堵点疏通

1．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和。()

2．电容器的电容与电容器所带电荷量成反比。()

3．标有“1.5μF，9V”规格的电容器，其所带电荷量一定为1.35×10－5C。()

4．平行板电容器充电后与电源断开，则电荷量Q一定；若一直与稳压电源连接，则电压U不变。()

答案1.×2.×3.×4.√

二、对点激活

1．关于电容器的电容，下列说法中正确的是()

A．电容器所带电荷量越多，电容越大

B．电容器两板间电压越低，其电容越大

C．电容器不带电时，其电容为零

D．电容器的电容只由它本身的特性决定

答案D

解析电容器所带电荷量越多，板间电压越大，但电容不变，A错误；电容器所带电荷量越少，其两板间电压越低，但电容不变，B错误；电容表示电容器储存电荷的特性，电容器不带电时，其电容不为零，C错误；电容表示电容器储存电荷的特性，由电容器本身的特性决定，D正确。

2．(多选)如图所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U，电容器已带电，则下列判断正确的是()

A．增大两极板间的距离，指针张角变大

B．将A板稍微上移，静电计指针张角变大

C．若将玻璃板插入