实验九 观察电容器的充、放电现象
一、实验目的
1．理解电容器的储能特性及其在电路中能量的转换规律。
2．电容器充、放电过程中，电路中的电流和电容器两端电压的变化规律。
3．电容器质量的判别和电容器中电场能量的计算。
二、实验原理
1．电容器的充电过程：
当S接1时，电容器接通电源，与电源正极相接的极板上的自由电子在电场力的作用下将经过电源移到与电源负极相接的下极板，正极由于失去负电荷而带正电，负极由于获得负电荷而带负电，正、负极板所带电荷大小相等，符号相反，如图甲所示。
甲 乙
2．电容器的放电过程：
当S接2时，电容器的两极板用导线连接起来，电容器C正极板正电荷与负极板上的负电荷中和，两极板的电荷量逐渐减少，表现为电流逐渐减小，电压也逐渐减小为零，如图乙所示。
三、实验器材
电源、单刀双掷开关、平行板电容器、电流表和电压表。
四、实验步骤
1．调节直流可调电源，输出电压为6 V，并用多用电表校准。
2．关闭电源开关，正确连接实物图，电路图如图所示。
3．打开电源，把双掷开关S打到上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在数据处理的表格中。
4．把双掷开关S打到下面，使触电3和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在数据处理的表格中。
5．记录好实验结果，关闭电源。
五、数据处理
1．实验现象及数据记录
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实验项目
电容器
充电
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实验现象
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灯泡
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亮度由明到暗最后熄灭
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安培表1
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读数由大到小最后为零
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伏特表
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读数由小到大最后为6 V
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电容器
放电
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灯泡
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亮度由明到暗最后熄灭
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安培表2
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读数由大到小最后为零
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伏特表
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读数由大到小最后为零
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2.实验结论
(1)充电过程，电源正极向极板供给正电荷，负极向极板供给负电荷。电荷在电路中定向移动形成电流，两极板间有电压。S刚合上时，电源与电容器之间存在较大的电压，使大量电荷从电源移向电容器极板，产生较大电流，随着极板电荷的增加，极板间电压增大，电流减小。当电容器两极板间电压等于电源电压时，电荷不再定向移动，电流为0，灯不亮。
(2)放电过程中，由于电容器两极板间的电压使回路中有电流产生。开始这个电压较大，因此电流较大，随着电容器极板上的正、负电荷的中和，极板间的电压逐渐减小，电流也减小，最后放电结束，极板间不存在电压，电流为0。
3．结论概述
当电容器极板上所储存的电荷发生变化时，电路中就有电流流过；若电容器极板上所储存的电荷量恒定不变时，则电路中就没有电流流过。电路中的平均电流为I＝。
六、注意事项
1．电流表要选用小量程的灵敏电流表。
2．要选择大容量的电容器。
3．实验过程中要在干燥的环境中进行。
4．在做放电实验时，在电路中串联一个电阻，避免烧坏电流表。
