第2課時實驗：觀察電容器的充、放電現象第4節

電容器的電容

(1)電容器的充電過程如圖所示，當開關S接1時，電容器接通電源，在靜電力的作用下自由電子從正極板經過電源向負極板移動，正極板因_____電子而帶____電，負極板因______電子而帶___電。正、負極板帶_____的正、負電荷。電荷在移動的過程中形成電流。在充電開始時電流比較____(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”)，當電容器兩極板間電壓等于電源電壓時電荷停止移動，電流I＝0。失去1.實驗原理正獲得負等量大減小(2)電容器的放電過程如圖所示，當開關S接2時，將電容器的兩極板直接用導線連接起來，電容器正、負極板上電荷發生______。在電子移動過程中，形成電流，放電開始電流較_____(填“大”或“小”)，隨著兩極板上的電荷量逐漸減小，電路中的電流逐漸______(填“增大”或“減小”)，兩極板間的電壓也逐漸減小到零。中和大減小2.實驗器材 6V的直流電源、單刀雙擲開關、平行板電容器、電流表、電壓表、小燈泡。3.實驗步驟 (1)按圖連接好電路。(2)把單刀雙擲開關S打在上面，使觸點1和觸點2連通，觀察電容器的充電現象，并將結果記錄在表格中。(3)將單刀雙擲開關S打在下面，使觸點3和觸點2連通，觀察電容器的放電現象，并將結果記錄在表格中。(4)記錄好實驗結果，關閉電源。實驗記錄和分析：明實驗項目實驗現象電容器充電燈泡燈泡的亮度由______到______最后______(選填“明”“暗”或“熄滅”)電流表1電流表1的讀數由______到______最后為___(選填“大”“小”或“零”)電壓表電壓表的讀數由______(選填“大”或“小”)到______(選填“大”或“小”)最后為______暗熄滅大小零小大6V明電容器放電燈泡燈泡的亮度由_____到____最后______(選填“明”“暗”或“熄滅”)電流表2電流表2的讀數由______到_____最后為_____(選填“大”“小”或“零”)電壓表電壓表的讀數由______(選填“大”或“小”)到______(選填“大”或“小”)最后為______暗熄滅大小零大小0V4.注意事項(1)電流表要選用小量程的靈敏電流計。(2)要選擇大容量的電容器。(3)實驗要在干燥的環境中進行。(4)在做放電實驗時，在電路中串聯一個電阻，以免燒壞電流表。[觀察探究]

按如圖所示電路連接好器材，使開關S先后接觸a、b，觀察電流表指針的偏轉情況。核心要點電容器充、放電現象的定性分析請思考以下幾個問題：(1)當S先后接a和接b時，會觀察到電流表指針的偏轉情況是怎樣的呢？(2)電容器的工作過程是怎樣的？工作過程中能量是如何轉化的？(3)電容器的帶電量Q與兩極板間的電壓U有什么關系？反映了電容器怎樣的特性？怎樣描述？[探究歸納]電容器的工作基礎(1)充電：使電容器的極板上帶上電荷的過程稱為充電，充電后兩極板帶等量異種電荷，充電過程，帶電荷量Q逐漸增大，板間電壓U增大，板間電場強度E增大。(2)放電：使充電后的電容器不帶電荷的過程叫作放電，放電過程，帶電荷量Q減小，板間電壓U減小，板間電場強度E減小。[試題案例][例1]如圖所示實驗中，關于平行板電容器的充、放電，下列說法正確的是(

)A.開關接1時，平行板電容器充電，且上極板帶正電B.開關接1時，平行板電容器充電，且上極板帶負電C.開關接2時，平行板電容器充電，且上極板帶正電D.開關接2時，平行板電容器充電，且上極板帶負電解析開關接1時，平行板電容器充電，上極板與電源正極相連而帶正電，A正確，B錯誤；開關接2時，平行板電容器放電，放電結束后上、下極板均不帶電，C、D錯誤。答案A方法歸納電容器的充電和放電(1)充電：把電容器的兩個極板與電源的正負極相連，使兩個極板上帶上等量異號電荷的過程。充電后，跟電源正極相連的極板帶正電，跟電源負極相連的極板帶負電。充電過程如圖甲所示。(2)放電：用導線把充電后的電容器的兩個極板接通，兩個極板上的電荷中和，電容器失去電荷的過程。放電后，電容器任一極板帶電荷量均為零。放電過程如圖乙所示。甲乙[試題案例][例2]電流傳感器可以像電流表一樣測量電流，不同的是反應比較靈敏，且可以和計算機相連，能畫出電流與時間的變化圖像。圖甲是用電流傳感器觀察充、放電過程的實驗電路圖，圖中電源電壓為6V。核心要點電容器充、放電現象的定量計算先使開關S與1接通，待充電完成后，把開關S再與2接通，電容器通過電阻放電，電流傳感器將電流信息傳入計算機，顯示出電流隨時間變化的I－t圖像如圖乙所示。根據圖像估算出電容器全部放電過程中釋放的電荷量為________C，該電容器電容為________μF。(均保留3位有效數字)答案3.04×10－3

507第2節電勢差第十章

靜電場中的能量

知識點

電勢差從上節所學的知識我們知道，電場中各點的電勢一般來說是不相等的，也就是說，電場中兩點的電勢存在一個差值，這個差值我們把它叫做“電勢差”。1新知探究知識點

電勢差1．定義：在電場中，兩點間電勢的差值叫電勢差，也叫電壓。電場中某點的電勢，就是該點相對于零電勢點的電勢差1新知探究知識點

電勢差

1新知探究知識點

電勢差3.標矢性：電勢能是標量，其正負代表A、B兩點電勢的高低關系。4.單位：電勢差的單位是伏特，簡稱伏，符號V。1新知探究電勢差的大小與零電勢點的選取有關嗎？電勢是相對的，但電勢差是絕對的，由電場中的兩點位置來決定，與有無試探電荷無關；與零電勢的位置選取也無關．名師指點電勢差求解技巧

UAB=6V或UBA=-6V知識點

靜電力做功與電勢差的關系

2新知探究AB知識點

靜電力做功與電勢差的關系

2新知探究知識點

靜電力做功與電勢差的關系3．電勢與電勢差的對比2新知探究知識點

靜電力做功與電勢差的關系例1：如圖所示，在正的點電荷Q的電場中有a、b兩點，它們到點電荷Q的距離

r1<r2

。若a、b兩點間的電勢差為100V，將二價負離子由a點移到b點是電場力對電荷做功還是電荷克服電場力做功？做功多少？解：Wab=qUab=-2×1.6×10-19×100J=-3.2×10-17J<0

故是電荷克服電場力做了3.2×10-17J的功。2新知探究知識點

靜電力做功與電勢差的關系例2：如圖所示是某電場中的一簇等勢面，甲等勢面的電勢為90V，乙等勢面的電勢為－10V，各相鄰等勢面間的電勢差相等。（l）將q=+1×10-8

C的電荷從A點移到B點，電場力做功

；（2）將－1×10-8C的電荷從A點移到C點，電場力做功

；（3）在圖中定性畫出幾條電場線．2新知探究·A·B·C甲乙知識點

靜電力做功與電勢差的關系解：（1）WAB=qUAB=qU甲乙

=1×10-8×[90-（-10）]J=1×10-6J（2）WAC=qUAC=-q·2UAB=-2×10-6J（3）由電場線與等勢面垂直，可畫

出如右圖所示的幾條電場線。2新知探究知識點

等勢面1．定義：我們把在電場中電勢相同的各點構成的面叫作等勢面．等勢面與電場線一樣是人們為了形象描繪電場而引入的假想曲線；他們從兩個不同的角度描述了電場的分布情況，兩者互相垂直。3新知探究知識點

等勢面2．特點(1)在所畫等勢面中，任意相鄰兩等勢面上電勢之差是相等的．(2)在同一等勢面上移動電荷時，靜電力不做功．(3)等勢面一定跟電場線垂直，即跟場強的方向垂直，電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面．3新知探究知識點

等勢面(4)在空間沒有電荷的地方兩等勢面不相交.(5)等勢面可以是封閉的，也可以是不封閉的．(6)在電場線密集的地方，等差等勢面密集；在電場線稀疏的地方，等差等勢面稀疏．3新知探究知識點

等勢面3.幾種典型電場的等勢面3新知探究知識點

等勢面3.幾種典型電場的等勢面3新知探究知識點

等勢面例1：如圖所示，虛線a、b和c是某靜電場中的三個等勢面，它們的電勢分別為、和，一帶正電粒子射入電場中，其運動軌跡如實線KLMN所示。由圖可知（

）A、粒子從K到L的過程中，電場力做負功B、粒子從L到M的過程中，電場力做負功C、粒子從K到L的過程中，電勢能增加D、粒子從L到M的過程中，動能減少3新知探究AC知識點

等勢面例2：如圖所示，三個等差等勢面上有a、b、c、d四點，若將一個正電荷由c經a移動到d電場力做正功W1，若由c經b移動到d電場力做正功W2，則（

）3新知探究D1.關于靜電場，下列說法正確的是（

）A.

電勢等于零，電場強度一定為零B.

電場強度為零的點，電勢一定為零C.

正電荷沿電場線方向移動時，電勢能一定減小D.

不在同一電場線上的兩點，電勢一定不相等課堂訓練解析：A．等量異種點電荷連線中點的電勢等于零，電場強度不等于零，A不符合題意；B．等量同種點電荷連線中點的電場強度等于零，電勢不等于零，B不符合題意；C．正電荷沿電場線方向移動時，電場力與運動方向相同，電場力做正功，電勢能一定減小，C符合題意；D．在勻強電場中，與電場線垂直的平面上的任意兩點不在同一電場線上，電勢一定相等，因為該兩點在同一個等勢面上，D不符合題意。答案：C課堂訓練2.空間有一點電荷形成的電場，取其中的一根電場線為x軸，以x軸上各點的電勢φ為縱軸，將各點電勢φ隨x的變化規律描繪在坐標系中，如圖所示。下列說法正確的是（

）A.

點電荷帶正電B.

點電荷位于x=0左側的某位置C.

電子在x=3cm處的電勢能為3eVD.

電子沿x軸由x=0移動到x=4cm的過程中，電場力做負功課堂訓練解析：A.因為電勢為正值，所以點電荷帶正電，A符合題意；B.正電荷的電場線是發散的，離點電荷越近，電勢越高，所以點電荷位于x=0右側的某位置，B不符合題意；C.電子在x=3cm處的電勢能為C不符合題意；D.電場強度方向向左，電子所受電場力向右，電子沿x軸由x=0移動到x=4cm的過程中，電場力的方向與電子