上海市2014高考物理一轮复习 实验六十二 电容充放电与串并联导学案

1 实验六十二实验六十二 电容充放电与串并联电容充放电与串并联 实验目的实验目的 观察电容充放电过程 了解电容串并联的容量变化 实验原理实验原理 电源接通时 开始对电容充电 经过一定时间后 电容充电完成 然后将电源去掉换成 导线 电容开始放电 在相同的电气环境下 充电时间的长短取决于电容量大小 电容量大 的充电时间长 可根据充电时间的大小 推断电容串并联后的容量变化 实验电原理见图 62 1a 62 1b 图 62 1a 电容充放电原理图图 62 1b 电容串联原理图 实验器材实验器材 朗威 DISLab 计算机 朗威 系列电学实验板 EXB 16 图 62 2 学生电源 导线等 图 62 2 朗威 系列电学实验板 EXB 16 实验装置图实验装置图 见图 62 3a 图 62 3b 2 图 62 3a 电容充放电实验装置图 62 3b 电容串并联实验装置 实验过程与数据分析实验过程与数据分析 1 将电压传感器接入数据采集器 并连接实验板 EXB 16 的U1 2 选择示波显示方式 3 将电源接入实验板 EXB 16 开关K1由放电拨到充电 当曲线平缓上升趋于稳定后 再把K1拨到放电 即可得到充放电图线 图 62 4 4 取另一只电压传感器 接入数据采集器第二通道 将测量夹连接实验板 EXB 16 的 U2 K2 闭合 5 启动 组合图线 功能 添加 时间 电压 1 时间 电压 2 图线 点击 开始 6 将K1由放电拨到充电 可以得到两条充放电图线 图 62 5 左为两只同型电容串 联 右为单独一只电容 比较两者可见 串联电容充放电图线的变化速率 上升和下降 明 显大于单独一只电容充放电图 说明其充放电所用时间较短 即电容串联后容量减小 图 62 4 电容充放电图线图 62 5 电容串联充电时间变短 7 将第二通道电压传感器接入实验板 EXB 16 的U3 K2闭合 重复步骤 6 可以得到单 独一只电容与两只相型电容并联的充放电图线 8 总结电容充放电及串并联的规律 9 取下第二通道的传感器 第一通道的传感器接入实验板 EXB 16 的U3 将采样频率设 置为 500 打开 计算表格 选用 自动记录 时间间隔设定为 0 02 10 点击 开始 同时将K1拨到 1 按照设定的时间间隔记录电容充电过程中的数值 记录 2 秒左右后点击 结束 若K1由 1 拨到 2 则记录一组电容放电过程中的数据 3 11 点击 绘图 设定 X 轴为t Y 轴为U1 得到基于电容放电实验数据的 电压 时 间 数据点 图 62 6 12 确定 选择区域 点击 拟合 选取多种拟合方式 比较各种拟合图线与数据点 的对应关系 发现 只有选择 指数拟合 的时候 数据点与拟合图线完全重合 图 62 7 这说明电容放电过程中的电压 电流 与时间的关系为指数函数关系 图 62 6 电容放电 电压 时间 数据点图 62 7 基于数据点的指数拟合 13 重复上述步骤 研究电容充电过程中电压 电流 与时间的关系 14 将第一通道的电压传感器更换为电流传感器 量程为 200mA 将电流传感器接入实 验板 EXB 16 的 I 将K2断开 添加 时间 电流 1 时间 电压 2 图线 点击 开始 将 开关K1由放电拨到充电