2020年高考回归复习—电学实验之观察电容器的充电和放电 含答案.docx

【高考物理复习—电容器的充电与放电】 在高中物理中，电容器是重要的电学元件，能够存储电荷并具有电容。本部分主要涉及电容器的充电和放电过程，以及如何通过实验观测这些过程并计算相关参数。 1. 电容器的放电量与I-t图象： 放电量可以通过"I-t"图象与坐标轴包围的面积来计算。在给定的实验中，电容器在全部放电过程中的放电量等于图线与横轴（时间轴）和纵轴（电流轴）所围成的面积。计算时通常按照一定的规则，如四舍五入或大于半格算一个，小于半格舍去。这一步骤涉及到积分的概念，因为电流随时间的变化相当于微元电荷随时间的积累。 2. 电容器的电容与能量： 电容器的电容是衡量其储存电荷能力的物理量，与电压、电荷量关系为C=Q/U。电容在充电和放电过程中保持不变，而电荷量Q和电压U在放电时会减小。放电过程中，电容器储存的电能等于电容C、电压U和电荷量Q的乘积的一半，即E=1/2CV^2。因此，能够根据"I-t"图象计算出放电过程中的能量。 3. 放电过程中的电荷量与电阻影响： 电阻R的大小会影响电容器的放电速度。增大电阻，放电电流减小，但放电过程会延长，释放的电荷量不变，因为电荷总量取决于充电时的状态。 4. 电流方向与电容的测量： 在充电和放电过程中，电流方向相反。电流的大小随时间变化，充电时电流逐渐减小，放电时同样如此。通过"I-t"图象的面积可以求得电容，即C=Q/U，其中Q是包围面积对应的电荷量，U是电压。此外，改变电压传感器的位置并不影响电容的测量，但可能影响测量的便捷性和精度。 5. 高电阻放电法测电容： 这种方法是通过测量电容器在特定电压下的电荷量来确定电容。使用万用表检测电容器的好坏，正常电容器应能储存电荷并放电。接着，通过调节可变电阻R对电容器充电和放电，记录微安表的读数随时间的变化，然后根据"I-t"图象计算电容。 6. 实验步骤与数据处理： 在实验中，首先调整变阻器和电阻箱，然后对电容器充电并记录电压和电流。放电时，每隔一定时间记录电流，最后通过电流与时间的关系图求出电荷量和电容。多次重复实验，取平均值以提高测量的准确性。 电容器的充电和放电实验是理解电容概念和能量转换的关键。通过对"I-t"图象的分析，我们可以计算出电荷量、电容以及能量等关键参数，进一步理解电容器的工作原理。在实验中，电阻的选取、电表的读数和数据分析都是不可或缺的部分，它们帮助我们更好地掌握电容器在电路中的行为。