电容器的充电和放电.doc

电容器的充电和放电江苏省丰县中学特级教师　戴儒京　　实验目的:用传感器观测电容器的充电和放电 实验器材：计算机、数据采集器，电压传感器，电流传感器，电源(8V),电容器（47０）,电阻(１00０,3.3ｋ,５0０），开关(单刀双掷）,导线等　　实验１ 用传感器观测电容器的充电和放电　　１.电路图： 　２.电学模块实物连接图　 ３.实验环节 如图连接实验装置;　　进入“TriＥ信息系统”,对电压传感器和电流传感器校零; 　新建实验，新建活页夹,设立左图为Ｉ-t图象,右图为U-t图象;　 选择“采集时间”为1mｉn，“采集间隔”为100ｍs； 将开关板到左边，然后把开关板到右边,观测电容的充电和放电过程中电流和电压的变化; 　点击“结束”　　4.图象用传感器观测电容的充电和放电图象 　左图：电流图象，充电时和放电时各产生脉冲电流,方向相反;　　右图:电压图象，充电时电压升高,放电时电压减少 　难点是左图，要放大才干看到，最大电流只有0．０0７A. 　　实验2 电容器通过不同电阻放电: 　1.电路图: 　　 ２．实验环节　 如图连接实验装置； 　进入“TｒiＥ信息系统”，对电压传感器校零； 　新建实验,用“公式编辑”新建物理量电流，编辑公式； 　新建活页夹,设立图下象为I-t图象; 　选择“采集时间”为10s,“采集间隔”为1.２5ms,点击“开始”按钮；　　将开关板到左边，充电后把开关板到右边，观测电容放电过程中电流的变化;　 等放电结束,点击“添加标记”按钮，输入使用的电阻值R=1０00Ω；　 在图线管理器中选择“重叠显示”；　　使用阻值分别为33０0Ω和５００Ω的电阻反复实验； 　分析并讨论实验成果,比较电容器通过不同电阻放电时间的长短。

　 3.图象 　　电容器通过1000的电阻放电,用电压传感器测得电压，用公式求出电流,然后作出I-t图象，如上图 　上图中图线下的阴影的面积表达开始放电0．25s内放电的电量,每个小格表达的放电电量为，数一下图线下的阴影部分约6.5个小格,因此，开始放电0.２5s内放电的电量约为　　整个I-t图线与t轴包围的面积表达所有放电的电量，即电容器布满电的电量,数一下整个Ｉ－t图线下的阴影部分约1４个小格，因此，电容器的电量约为 　验证：根据公式计算电容器的电量,将电容器的电容和电池的电压8．7Ｖ代入得到与实验成果比较一致 电容器通过不同电阻放电的I-ｔ图象,从图象看出,放电电阻越大,放电时间越长　　实验3 用电流传感器做的电容器放电实验 　１．电路图 　２．实验环节　 如图连接实验装置，放电回路的电阻选为２0０Ω，以便有较大的电流;　　进入“TｒiE信息系统”,对电流传感器校零;　 新建实验,新建活页夹,设立图象为I-t图象;　 选择“采集时间”为10s,“采集间隔”为2.5m 将开关板到左边,电容器充电后把开关板到右边,观测电容放电过程中电流变化; 　点击“结束”　　３.图象:电容器放电过程的I-t图象(用电流传感器直接测量电流） 　上图中图线下的阴影的面积表达开始放电0．0５s放电的电量,每个小格表达的放电电量为，数一下图线下的阴影的面积约８个小格,因此,开始放电0.0５s内放电的电量约为。

整个I-ｔ图线与ｔ轴包围的面积表达所有放电的电量,即电容器布满电的电量,数一下整个I-t图线下的阴影部分约1６个小格，因此，电容器的电量约为 验证:根据公式计算电容器的电量,将电容器的电容和电池的电压８.7V代入得到与实验成果一致。