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第45 讲 实验9 观察电容器的充、放电现象
核心考点
考点一 实验：观察电容器的充、放电现象................................................................................1
考点二 创新实验提升..................................................................................................................10
考点一 实验：观察电容器的充、放电现象
一、实验目的
1．知道电容器的构造。
2．根据电路图正确连接实物图，认真观察电容器充放电的实验现象。
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，电容器上极板的 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，正极板由于失去负电荷而带 正电 ，负极板由于获得负电
荷而带 负 电，正、负极板所带电荷量大小 相等 ，符号相反，如图甲所示。电荷定向移
动形成电流，由于同性电荷的排斥作用，所以开始电流最 大 ，以后逐渐减 小 ，在电荷
移动过程中，电容器极板储存的电荷不断 增加 ，电容器两极板间电压U 等于电源电动势E
时电荷停止移动，电流I＝ 0
。
2．电容器的放电过程
如图所示，当开关S 接2 时，相当于将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、
负极板上电荷发生 中和 ，在电子移动过程中，形成电流。
放电开始电流较 大 (填“大”或“小”)，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的
电流逐渐 减小 (填“增大”或“减小”)，两极板间的电压也逐渐减小到零。
三、实验过程
基础过关
1
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1．实验步骤
(1)调节直流可调电源，输出为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。
(3)打开电源，把单刀双掷开关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)把单刀双掷开关S 打到下面，使触点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。
2．数据处理
实验项目
实验现象
电容器
充电
灯泡
亮度由明到暗最后熄灭
电流表1
读数由大到小最后为零
电压表
读数由小到大最后为6 V
电容器
放电
灯泡
亮度由明到暗最后熄灭
电流表2
读数由大到小最后为零
电压表
读数由大到小最后为零
四、实验结论
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；当容器极板上所储存
的电荷量恒定不变时，电路中就没有电流流过。电路中的平均电流I＝。
五、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。
【例1】（2025·福建厦门·三模）实验器材有电源E，电容器C，电压表V（可视为理想电压
表），定值电阻R，电流传感器（不考虑内阻），计算机，单刀双掷开关S，导线若干。
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(1)将S 接1，电压表示数逐渐增大，最后稳定在8V。在此过程中，电流传感器的示数
___________；
A．一直稳定在某一数值
B．由某一数值逐渐减小为零
C．先逐渐增大，后逐渐减小为零
D．先逐渐增大，后逐渐减小至某一非零数值
(2)电容器充电完成后，电容器 极板带正电（选填“上”或“下”），再将S 接
2，通过传感器。将电流信息传入计算机，画出电流随时间变化的I-t 图像，如图 （b），
t=1.2s 时，I=1.0mA，图中两阴影部分的面积之比为S1：S2=3：2，则t=1.2s 时，电容器两极板
间电压UC= V，电阻R = kΩ（结果均保留2 位有效数字）
【例2】（2025·上海·一模）如图为葛同学设计的测量莱顿瓶电容的实验电路。已知电源电动
势E=10V，内阻r=1Ω，保护电阻R0=4Ω，R 为滑动变阻器，最大阻值为10Ω，定值电阻
R1=1000Ω。
(1)调节滑动变阻器的滑片到中间位置，闭合开关S，微电流计测得莱顿瓶充电过程中的I-t 图
像如图所示。充电完成后，莱顿瓶两极板间的电势差为 V，所带电荷量约为 C，电
容约为 F．（结果均保留两位有效数字）
(2)闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片，待电路稳定后，R0的最大电功率为 W。
【例3】（2025·河北邢台·三模）某同学用如图（a）所示电路采用放电法测量某电容器的电
容。
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(1)按图（a）连接好实验器材后，本实验还需用电压表测量电容器两端的电压，为使所求的电
容结果更准确，电压表应接在 之间（填“c、d”或“m、n”）。
(2)闭合开关
，将
接1，给电容器充电，电路稳定时，电压表示数为3.0 V；将
接2，
电流传感器显示放电电流随时间的变化如图（b）所示，则电容器的电容
F（结果
保留三位有效数字）。
(3)电流传感器的内阻对实验结果 （填“有”或“无”）影响。
(4)如果不改变电路其他参数，只减小定值电阻的阻值R 并重复上述实验，实线和虚线分别表
示改变前后放电过程电流随时间变化的曲线，最符合实际情况的图像为________。
A．
B．
C．
D．
【例4】（2025·山东菏泽·二模）我国新能源汽车年产量现已突破1000 万辆，成为全球首个
达成这一成就的国家。在电动汽车等领域，电容储能技术得到了广泛应用。某同学设计图甲
所示电路，探究不同电压下电容器的充、放电过程，器材如下：
电容器C（额定电压8V，电容值未知）
电源E（电动势10V，内阻不计）
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电阻箱R0（最大阻值为99999.9Ω）
滑动变阻器R（最大阻值为10Ω，额定电流为2A）
电流传感器，计算机，开关，导线若干。
(1)闭合开关
，调节滑动变阻器，将开关
接1，观察到电流传感器示数________。
A．逐渐增大到某一值后保持不变
B．逐渐增大到某一值后迅速减小到零
C．迅速增大到某一值后逐渐减小到零
D．先逐渐增大，后逐渐减小至某一非零数值
(2)调节滑动变阻器，待电压表示数稳定在6V 后，将开关
接2，
时的电流
，
图中虚线两侧图像与时间轴围成的面积比为3 1∶，则
时，电容器两极板间的电压
V，电阻
Ω。
(3)电容器的储能公式
，上述放电过程电容器释放的电能
约为 （结果保
留两位有效数字）。
【例5】（2025·重庆·模拟预测）某兴趣小组欲探究电容放电过程中电量与电压的关系。实验
电路如图甲所示，电源电动势
，定值电阻
。先将开关
拨至1，稳定后再
将
拨至2，电流表测得放电电流
随时间的图像如图乙所示。
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(1)结合图乙可以求出电流表内阻
（保留至小数点后一位）；
(2)若某时刻时电流为，将该实验测得的放电曲线围成的面积按照图丙所示方式分成两块，
面积分别为
和
，则时刻电容器的电压
，电量
；（用题
中所给字母表示）
(3)结合图乙，
时表格中缺失的数据为
，
（以上两空保留至小数点后两位），在图丁中标出缺失的数据点并画出
与
的关系图线
，由此可得出的实验结论是：
时刻
0
0.4
0.8
1.2
1.
6
2.0
2.4
2.8
电量
3.6
0
2.5
2
1.7
6
1.2
4
0.6
0
0.4
0
0.2
4
电压
3.0
0
2.1
2
1.5
0
1.0
6
0.5
3
0.3
8
0.2
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电容器充、放电现象中的几点注意事项
精讲考点
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1.电容器充电时电流流向正极板，电容器放电时电流从正极板流出，且充、放电电流均逐渐
减小至零。
2.电容器充、放电过程，电容器的电容不变，极板上所带电荷量和电压按正比关系变化。
3.电容器充、放电过程，I－t 图中曲线与坐标轴围成的面积表示电容器储存的电荷量。
4.在i－t 图像中，根据Im＝U
R 可知，图像的峰值由电容器充电结束或放电开始时其两极板间
的电势差和电路总电阻决定。
考点二 创新实验提升
实验仪器的改进和实验目的创新
(1)通过电流、电压传感器输出充电过程的电流、电压随时间t 变化。
(2)计算电容器的电容与标称值进行对比。
【例6】（2025·广东广州·三模）电阻式触摸屏的原理可简化为：如图（a），按压屏幕时，
相互绝缘的两层导电层就在按压点位置有了接触，两导电层便并联接入电路，简化过程如图
（b）中虚线框内结构所示.
(1)将一块电阻式触摸屏单元接入电路中，如图（b）。先将开关接“1”让电容器充电，足够长
时间后，再将开关切换到“2”，通过电压传感器观察电容器两端的电压随时间变化的情况。
图（c）中画出了按压和不按压两种情况下电容器两端的电压U 随时间t 变化的图像，则按压
状态对应的图像应为图（c）中的 （填“虚线”或“实线”）所示。
(2)为测定该触摸屏单元未按压状态下的电阻
，制作一个只有两种倍率（×10Ω，×100Ω）
的简易欧姆表，如图中虚线框内电路图所示，实验器材有：
微安表（量程500μA，内阻为150Ω）
滑动变阻器R（最大阻值50Ω，额定电流2A）
电阻箱
（最大阻值9999.9Ω）
电池组
（3.0V，2Ω）
基础过关
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开关及导线若干
请你完成以下内容：
①断开开关，将滑动变阻器滑片置于最右端时，即为欧姆挡的其中一个倍率；置于另一个位
置M（图中未画出）时，则为另一个倍率。当滑片置于最右端时，闭合开关S，调节电阻箱
直到微安表满偏，此时通过滑动变阻器的电流为 mA，电阻箱的阻值为 Ω，
对应的挡位为 （填“×10”或“×100”）挡。
②实际测量时，发现指针偏转 （填“较大”或“较小”），应将滑动变阻器的滑片
滑动到位置M 完成换挡，进行规范的操作后，将
接在待测电阻
两端，稳定后微安表
指针偏转到满偏刻度的
，
= Ω。
【例7】（2025·四川绵阳·三模）某实验小组用电流传感器观察两个并联电容器的充放电过程，
设计的电路如图1 所示。器材有：学生电源（9V，内阻可忽略）、2 个相同的电容器（耐压
值15V，电容3000μF）、灵敏电流计A（指针居中，内阻不计）、电流传感器（内阻不计）、
电阻箱（0~9999Ω）、单刀双掷开关和导线若干。完成实验，并回答问题：
(1)正确连接电路后，电阻箱各个旋钮调到如图2 所示位置，单刀双掷开关S 掷于1，一段时
间后电容器充电完成，再将S 掷于2，则
①电阻箱接入电路的阻值为 Ω；
②流过电流传感器的电流方向为 （选填“a→b”或“b→a”）；
③已知灵敏电流计电流从左端流入时指针向左偏转，观察到灵敏电流计A 指针偏转情况是
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； （填序号）
A．慢慢偏到左边并静止
B．迅速偏到右边并静止
C． 慢慢偏到左边并迅速回到正中
D．迅速偏到右边并慢慢回到正中
(2)电流传感器记录放电电流I 随时间t 的变化情况如图3 所示。图中图线与纵轴的交点坐标Im
为 mA，图线与横轴所围的面积为 C；
(3)若电容器充满电后，增大电阻箱的阻值，则放电时间 （选填“变长”“变短”
或“不变”）。
【例8】（2025·江苏·二模）小明将电源、电阻箱、电容器、电流表、数字电压表以及开关组
装成图1 所示的电路进行实验，观察电容器充电过程。实验仪器如下：电源（电压为4.5V，
内阻不计）；电容器（额定电压为16V）；电流表（量程为0~500μA，内阻500Ω）；数字电
压表（量程为0~10V）；电阻箱（阻值0~9999Ω）。
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(1)电路连接完毕后如图2 所示，为保证电表使用安全，在开关闭合前必须要完成的实验步骤
是 。
(2)将开关S 闭合，观察到某时刻电流表示数如图3 所示，其读数为 μA。
(3)记录开关闭合后电流随时间变化的图线如图4 所示，小明数出曲线下围成的格子数有225
格，则电容C 大小为 μF。
(4)由于数字式电压表内阻并不是无穷大，考虑到此因素的影响，（3）问中电容的测量结果
与真实值相比是 （选填“偏大”、“偏小”或“相等”），请简要说明理由。
(5)开关闭合过程中，分别记录电流表和数字电压表的读数I 和U，利用数据绘制I-U 关系如图
5 所示，由图像可得出电阻箱接入电路的阻值为 Ω。
【例9】（2025·河南·模拟预测）某同学设计了如图所示的电路来观察电容器的充放电过程。
(1)根据电路图，用笔画线代替导线连接下面的实物。
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(2)连接好电路后，将滑动变阻器的滑片调整至适当位置，闭合开关
，将单刀双掷开关
掷
于1 端，此时电容器开始 （填“充”或“放”）电，观察到的实验现象是
，再将
掷于2 端，观察到的实验现象是 .
(3)其他条件不变，只换用容量更大的电容器来做实验，相比于上次实验，此次实验在放电过
程中看到的现象是 .
(4)其他条件不变，只把小灯泡换成电感器，闭合开关S，先将单刀双掷开关
掷于1 端，一
段时间后，再将单刀双掷开关
掷于2 端，此时电容器和电感器构成一个LC 振荡电路，当
电感线圈中的磁感线和电容器中极板的带电情况分别如图所示时，电容器正处于
（填“充”或“放”）电状态，电路中的电流在 （填“增大”或“减小”）。
【例10】（2025·甘肃·模拟预测）某小组根据所学知识自制了一个电容器，并且做了观察其
充、放电现象的实验，实验器材有：电源E（电动势为8V）、电容器C、理想电压表、理想
电流表、电流传感器、定值电阻R、电阻箱、单刀双掷开关S、导线若干。
(1)用如图甲所示的电路，将开关S 接到1 后：
①电压表示数 。
A．先增大，后逐渐减小为零 B．逐渐增大，最终稳定在8V
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②电流表的示数 。
A．一直稳定在某一数值 B．从某一数值开始逐渐减小到零 C．逐渐增大为某一数值
(2)将图甲电路换成图乙所示电路，开关S 先接1，电容器充电完毕后，再把开关S 改接2，通
过电流传感器得到电容器放电的I-t 图像，如图丙所示。
①根据图丙可估算出电容器开始放电时所带的电荷量
（保留两位有效数字）。
②使用图乙电路时仅把电阻箱的阻值R 调大一些，重复上述实验，下列图像中的实线和虚线
分别表示改变R 前后放电过程的I-t 曲线，最接近实际情况的为 。
A．
B．
C．
D．
12
