人教高中物理实验十　观察电容器的充、放电现象.docx

实验十　观察电容器的充、放电现象
【例1】 如图4甲所示是一种观察电容器充、放电的实验电路图，实验是通过对高阻值电阻放电的方法，测出电容器充电至电压U时所带电量Q，从而再求出电容器的电容C。某同学在一次实验时的情况如下：接通开关S，调节电阻箱R的阻值，使小量程电流表的指针偏转接近满刻度，记下此时电流表的示数是I0＝490 μA，电压表的示数U0＝6.0 V，I0、U0分别是电容器放电时的初始电压和电流。断开开关S，同时开始计时，每隔5 s测读一次电流I的值，将测得数据填入表格，并标在图乙坐标纸上(时间t为横坐标、电流i为纵坐标)，结果如图中小黑点“·”所示。
图4
(1)在图乙中画出i－t图线，图线与坐标轴所围成面积的物理意义是________________________________；
(2)该电容器电容为________F(结果保留2位有效数字)；
(3)若某同学实验时把电压表接在F、D两端，则电容的测量值比它的真实值________(填“大”“小”或“相等”)。
答案　(1)见解析图，电容器在开始放电时所带的电荷量　(2)1.5×10－3　(3)小
解析　(1)如图所示，由ΔQ＝IΔt 知，i－t图象与坐标轴所包围的面积为电容器在开始放电时所带的电荷量。
(2)查出格子数，由总格子数乘以每个格子的“面积”值求Q＝8.75×10－3 C
则C＝＝1.5×10－3 F。
(3)电容的测量值比它的真实值偏小，原因是若把电压表接在F、D两端，则电容器在放电时，有电流会从电压表中通过，从而使得通过电流表中的电荷量小于电容器的带电荷量，从而使电容的测量值比它的真实值偏小。
【变式1】 电荷的定向移动形成电流，电流表示单位时间内通过导体横截面的电荷量，即I＝。电流传感器可以像电流表一样测量电流，并且可以和计算机相连，画出电流与时间的变化图像。图5甲是用电流传感器观察充、放电过程的实验电路图，图中电源的电压为6 V。
图5
先使开关S与1接通，待充电完成后，再使开关S与2接通，电容器通过电阻放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的i－t图像，如图乙所示。
(1)下列说法正确的是________。
A.电容器充电的过程中，负电荷由电源的正极移动