第4講電容器實(shí)驗(yàn)10：觀察電容器的充、放電現(xiàn)象第九章靜電場(chǎng)目標(biāo)要求1.了解電容器的充、放電過(guò)程，會(huì)計(jì)算電容器充、放電電荷量。2.掌握電容的定義式和平行板電容器電容的決定式，會(huì)分析電容器的動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題?？键c(diǎn)1電容器和電容考點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)：觀察電容器的充、放電現(xiàn)象內(nèi)容索引溫馨提示:點(diǎn)擊標(biāo)題鏈接相關(guān)內(nèi)容電容器和電容贏在微點(diǎn)物理大一輪考點(diǎn)1必|備|知|識(shí)1.電容器。(1)組成：兩個(gè)彼此

且又

的導(dǎo)體組成電容器，電容器可以容納

。(2)所帶電荷量：一個(gè)極板所帶電荷量的

。兩極板所帶電荷量

。絕緣相距很近電荷絕對(duì)值相等(3)充、放電。①充電：把電容器接在電源上后，電容器兩個(gè)極板分別帶上等量異號(hào)電荷的過(guò)程，充電后兩極間存在

，電容器儲(chǔ)存了

。②放電：用導(dǎo)線將充電后電容器的兩極板接通，極板上電荷

的過(guò)程，放電后的兩極板間不再有

，同時(shí)電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。電場(chǎng)電場(chǎng)能中和電場(chǎng)

電荷量電勢(shì)差法拉F1061012

(1)電容器的帶電荷量等于兩個(gè)極板所帶電荷量絕對(duì)值的和(

)(2)電容器的電容與所帶電荷量成正比，與電壓成反比(

)(3)電容器放電后，帶電荷量為零，電容也為零(

)考向1

電容的理解【典例1】如圖是一個(gè)電解電容器，由標(biāo)注的參數(shù)可知(

)A.電容器的擊穿電壓為100VB.當(dāng)電容器的電壓低于100V時(shí)，電容器無(wú)法工作C.給電容器加50V電壓時(shí)，電容器的電容為110μFD.電容器允許容納的最大電荷量為0.022C關(guān)|鍵|能|力

解析考向2

平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析【典例2】一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì)，接在恒壓直流電源上。若將云母介質(zhì)移出，則電容器(

)A.極板上的電荷量變大，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大B.極板上的電荷量變小，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大C.極板上的電荷量變大，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變D.極板上的電荷量變小，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變

解析【典例3】

(2024·浙江卷)圖示是“研究電容器兩極板間距對(duì)電容大小的影響”實(shí)驗(yàn)，保持電荷量不變，當(dāng)極板間距增大時(shí)，靜電計(jì)指針張角增大，則(

)A.極板間電勢(shì)差減小B.電容器的電容增大C.極板間電場(chǎng)強(qiáng)度增大D.電容器儲(chǔ)存能量增大

解析平行板電容器動(dòng)態(tài)問(wèn)題的分析思路考向3

與電容器有關(guān)的STSE問(wèn)題【典例4】

(多選)手機(jī)中運(yùn)動(dòng)步數(shù)的測(cè)量是通過(guò)手機(jī)內(nèi)電容式加速度傳感器實(shí)現(xiàn)的，如圖所示，M極板固定，當(dāng)手機(jī)的加速度變化時(shí)，N極板只能按圖中標(biāo)識(shí)的“前后”方向運(yùn)動(dòng)。圖中R為定值電阻。下列對(duì)傳感器描述正確的是(

)A.靜止時(shí)，電流表示數(shù)為零，且電容器兩極板不帶電B.電路中的電流表示數(shù)越大，說(shuō)明手機(jī)“前后”方向的加速度越大C.由靜止突然向后加速時(shí)，電容器的電容會(huì)減小D.由靜止突然向前加速時(shí)，電流由b向a流過(guò)電流表

解析壓不變，由Q=CU知電容器帶電量減小，電容器放電，電流由b向a流過(guò)電流表，D項(xiàng)正確；由C、D兩項(xiàng)分析可知，手機(jī)“前后”方向運(yùn)動(dòng)的加速度越大，電容變化越大，相同時(shí)間內(nèi)電容充電或放電的電荷量越大，電路中的電流表示數(shù)越大。因此電路中的電流表示數(shù)越大，說(shuō)明手機(jī)“前后”方向運(yùn)動(dòng)的加速度越大，B項(xiàng)正確。解析實(shí)驗(yàn)：觀察電容器的充、放電現(xiàn)象贏在微點(diǎn)物理大一輪考點(diǎn)2必|備|知|識(shí)1.實(shí)驗(yàn)原理。(1)電容器的充電過(guò)程。如圖甲所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接1時(shí)，電容器接通電源，在靜電力的作用下自由電子從正極板經(jīng)過(guò)電源向負(fù)極板移動(dòng)，正極板因

電子而帶

電，負(fù)極板因

電子而帶

電。正、負(fù)極板帶等量的正、負(fù)電荷，電荷在移動(dòng)的過(guò)程中形成電流。失去正得到負(fù)在充電開(kāi)始時(shí)電流比較

(填“大”或“小”)，以后隨著極板上電荷的增多，電流逐漸

(填“增大”或“減小”)，當(dāng)電容器兩極板間電壓等于電源電壓時(shí)電荷停止定向移動(dòng)，電流I=0。

大減小(2)電容器的放電過(guò)程。如圖乙所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接2時(shí)，相當(dāng)于將電容器的兩極板直接用導(dǎo)線連接起來(lái)，電容器正、負(fù)極板上電荷發(fā)生

，在電子移動(dòng)過(guò)程中，形成電流。在放電開(kāi)始時(shí)電流比較

(填“大”或“小”)，隨著兩極板上電荷量逐漸減少，電路中電流逐漸

(填“增大”或“減小”)，兩極板間電壓也逐漸減小到零。中和大減小2.實(shí)驗(yàn)器材。6V的直流電源、單刀雙擲開(kāi)關(guān)、平行板電容器、電流表、電壓表、小燈泡、導(dǎo)線若干。3.實(shí)驗(yàn)步驟。(1)按圖連接好電路。(2)把單刀雙擲開(kāi)關(guān)S接1，接通電源，觀察小燈泡的亮度、電流表A1的讀數(shù)、電壓表V的讀數(shù)變化情況，并記錄結(jié)果。(3)將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S接2，觀察小燈泡的亮度、電流表A2的讀數(shù)、電壓表V的讀數(shù)變化情況，并記錄結(jié)果。4.注意事項(xiàng)。(1)電流表要選用小量程的靈敏電流計(jì)。(2)要選擇大容量的電容器。(3)實(shí)驗(yàn)要在干燥的環(huán)境中進(jìn)行。(4)在做放電實(shí)驗(yàn)時(shí)，在電路中串聯(lián)一個(gè)電阻，以免燒壞電流表?？枷?

電容器充、放電現(xiàn)象的定性分析【典例5】由直流電源、電阻、電容器、電流表、電壓表以及單刀雙擲開(kāi)關(guān)組裝成如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路。關(guān)|鍵|能|力(1)把開(kāi)關(guān)S接1，此時(shí)給電容器充電，電容器的上極板帶上正電荷，在該過(guò)程中，可以看到電流表指針會(huì)偏轉(zhuǎn)，電壓表示數(shù)逐漸

(填“變大”“變小”或“不變”)。

(2)把開(kāi)關(guān)S接2，此時(shí)電容器放電。在放電過(guò)程中，極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度

(填“變大”“變小”或“不變”)，定值電阻R中有

(填“a經(jīng)R流向b”或“b經(jīng)R流向a”)方向的電流。

變大變小a經(jīng)R流向b

解析考向2

電容器充、放電現(xiàn)象的定量計(jì)算【典例6】

(2023·新課標(biāo)卷)在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中,所用器材如下：電池、電容器、電阻箱、定值電阻、小燈泡、多用電表、電流表、秒表、單刀雙擲開(kāi)關(guān)以及導(dǎo)線若干。(1)用多用電表的電壓擋檢測(cè)電池的電壓。檢測(cè)時(shí)，紅表筆應(yīng)該與電池的

(填“正極”或“負(fù)極”)接觸。

正極(2)某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示。先將電阻箱的阻值調(diào)為R1，將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S與“1”端相接，記錄電流隨時(shí)間的變化。電容器充電完成后，開(kāi)關(guān)S再與“2”端相接，相接后小燈泡亮度變化情況可能是

(填選項(xiàng)字母)。

A.迅速變亮，然后亮度趨于穩(wěn)定B.亮度逐漸增大，然后趨于穩(wěn)定C.迅速變亮，然后亮度逐漸減小至熄滅C(3)將電阻箱的阻值調(diào)為R2(R2>R1)，再次將開(kāi)關(guān)S與“1”端相接，再次記錄電流隨時(shí)間的變化情況。兩次得到的電流I隨時(shí)間t變化如