电容充放电特性
第三节 电容器充放电
随着正负电荷的不断积累，电容器正极 板电位逐渐升高，与电源正极间的电位差逐 渐减小，当两者电位达到相等时，电荷不再 移动，充电电流为零，电容器两极板上所积 累的电荷也就不再增加，而电荷也就被储存 在电容器中了。电源负端的电子向电容器的 负极板流去，正极板中的电子则被绝缘介质 中的负电荷排斥到电源正极，从而就形成了 电流。
1 1 2 WC QU C CU C 2 2
电容器两端电压的变化，反映了电容 器中电场能量的变化。电容器中电场能量 的积累和释放都是一个逐渐变化的过程， 它只能从一种稳定状态变化到另一种稳定 状态。因此，电容器两端的电压决不会发 生突变，也只能是一个逐渐变化的过程。
U U1 U2 U3
1 1 1 1 C C1 C2 C3
q q1 q2 q3
U U1 U2 U3
C C1 C2 C3
一、电容器的充电和放电
图为电容器充、放电实验电路，其中C 大容量（储存电荷多）未充电的电容器，E 为内阻很小的直流电源，HL为小灯泡。
判断质量好坏的方法：
①若电容足够大且电容器质量很好，则万用表表针 会先向右偏转，后很快左偏恢复到原位； ②若电容器漏电量大，则万用表指针回不到原位，而 是停留在某一刻度上，其读数即为电容器的漏电阻值。 此值一般应大于几百至几千欧； ③若表针偏转到欧姆零位后不再偏转回原位，说明 电容器内部已短路(击穿) ④若表针根本就没有偏转则说明电容器内部可能已经 断路，或电容很小，充放电电流很小，不足以使表针 偏转。
对非电解电容的质量检测的示意图
检测现象
测量时表针向右偏转角度不大，指针按逆时针方向逐渐退 说明电容器有一定的充电现象。回“∞”处，表针稳定后 所指的读数就是该电容器 的漏电的电阻值
电容器的充电和放电及电场能量讲解学习
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WC12qU C12CU C 2
式中，电容C的单位为F，电压UC的单位为V，电 荷量q的单位为C，能量的单位为J。
电容器中储存的能量与电容器的电容成正比，与 电容器两极板间电压的平方成正比。
六、电容器在电路中的作用
当电容器两端电压增加时，电容器从电源 吸收能量并储存起来；当电容器两端电压 降低时，电容器便把它原来所储存的能量 释放出来。即电容器本身只与电源进行能 量交换，而并不损耗能量，因此电容器是 一种储能元件。
电容器的充电和放电及电场能量
一、电容器的充电
充电过程中，随着电容器两极板上所带的 电荷量的增加，电容器两端电压逐渐增大，
充电电流逐渐减小，当充电结束时，电流
为零，电容器两端电压 UC = E
二、电容器的放电
放电过程中，随着电容器极板上电量的减 少，电容器两端电压逐渐减小，放电电流 也逐渐减小直至为零，此时放电过程结束。
三、电容器充放电电流
充放电过程中，电容器极板上储存的电荷
发生了变化，电路中有电流产生。其电流
CuC，可得qCuC。所以
i
q t
CuC t
需要说明的是，电路中的电流是由于电容
器充放电形成的，并非电荷直接通过了介
质。
四、电容器质量的判别
利用电容器的充放电作用，可用万用表的电阻档 来判别较大容量电容器的质量。
将万用表的表棒分别与电容器的两端接触，若指 针偏转后又很快回到接近于起始位置的地方，则 说明电容器的质量很好，漏电很小；若指针回不 到起始位置，停在标度盘某处，说明电容器漏电 严重，这时指针所指处的电阻数值即表示该电容 的漏电阻值；若指针偏转到零欧位置后不再回去， 说明电容器内部短路；若指针根本不偏转，则说 明电容器内部可能断路。
电容器充放电过程详解
电容器充放电过程详解电容器是一种用于存储电荷的电子元件，其充放电过程是电路中常见的一种现象。
本文将详细解释电容器的充电和放电过程，并探讨其在电路中的应用。
一、电容器充电过程电容器的充电过程是指将电荷从电源输送到电容器中的过程。
当电容器的两端接入电源后，电源产生电势差，使得正极与负极之间形成电场。
根据电场的性质，正电荷会聚集在电容器的一侧，负电荷则会聚集在另一侧。
在充电的早期阶段，电容器的电荷接近于0，电荷的流动速度较大。
但随着电容器内部电荷的增加，电容器的充电速度逐渐减慢，直到最终达到稳定状态。
在稳定状态下，电容器的两端电势差等于电源提供的电势差。
充电过程中，电容器的电荷量和电势差之间的关系可以由电容器的充电曲线表示。
充电曲线通常呈指数增长的形状，即充电速度在一开始很快，然后逐渐减慢，直到最终趋于饱和。
二、电容器放电过程电容器的放电过程是指将电荷从电容器中释放出来的过程。
当电容器两端的电势差大于外部电路提供的电势差时，电荷将会从电容器中流出，逐渐减少。
放电过程中，电容器内部的电荷量和电势差逐渐趋向于0。
在放电过程中，电容器的放电速度与充电过程相比较快。
这是因为电容器内部的电荷和电场势能被外部电路耗散，形成电流流动。
放电过程中的放电曲线通常也呈指数衰减的形状。
开始时，电荷的减少速度较快，但随着电容器内部电荷的减少，放电速度逐渐减慢，直到最终趋于0。
三、电容器在电路中的应用电容器作为一种能够存储电荷的元件，广泛应用于电路中。
以下是电容器在电路中的几个常见应用：1. 滤波器：在电源输出的直流电中，常常存在着一些交流信号成分。
通过将电容器接入电路中，可以使交流信号被电容器吸收和滤除，从而得到更纯净的直流电信号。
2. 时序电路：电容器的充放电过程可以用于构建各种时序电路，如脉冲发生器和计时电路。
通过控制电容器的充放电时间，可以实现定时和计数的功能。
3. 能量存储：电容器可以将电能转化为电场能量进行存储，并在需要时释放。
电容电容器的充电和放电
第三节 电容器的充电和放电一、电容器的充电充电过程中，随着电容器两极板上所带的电荷量的增加，电容器两端电压逐渐增大，充电电流逐渐减小，当充电结束时，电流为零，电容器两端电压U C = E二、电容器的放电放电过程中，随着电容器极板上电量的减少，电容器两端电压逐渐减小，放电电流也逐渐减小直至为零，此时放电过程结束。
三、电容器充放电电流充放电过程中，电容器极板上储存的电荷发生了变化，电路中有电流产生。
其电流大小为tq i ∆ ∆= 由C Cu q =，可得 C u C q ∆= ∆。
所以tu C t q i C ∆ ∆= ∆ ∆= 需要说明的是，电路中的电流是由于电容器充放电形成的，并非电荷直接通过了介质。
。
四. 电容器中的电场能量1、电容器中的电场能量(1)．能量来源电容器在充电过程中，两极板上有电荷积累，极板间形成电场。
电场具有能量，此能量是从电源吸取过来储存在电容器中的。
(2)．储能大小的计算电容器充电时，极板上的电荷量q 逐渐增加，两板间电压u C 也在逐渐增加，电压与电荷量成正比，即 q = Cu C ，如图4-6所示。
把充入电容器的总电量q 分成许多小等份，每一等份的电荷量为 ∆q 表示在某个很短的时间内电容器极板上增加的电量，在这段时间内，可认为电容器两端的电压为u C ，此时电源运送电荷做功为q u W C C ∆= ∆ 即为这段时间内电容器所储存的能量增加的数值。
当充电结束时，电容器两极板间的电压达到稳定值U C ，此时，电容器所储存的电场能量应为整个充电过程中电源运送电荷所做的功之和，即把图中每一小段所做的功都加起来。
利用积分的方法可得22121C C C CU qU W == 式中，电容C 的单位为F ，电压U C 的单位为V ，电荷量q 的单位为C ，能量的单位为J 。
电容器中储存的能量与电容器的电容成正比，与电容器两极板间电压的平方成正比。
2、电容器在电路中的作用当电容器两端电压增加时，电容器从电源吸收能量并储存起来；当电容器两端电压降低时，电容器便把它原来所储存的能量释放出来。
电容器的充放电特点
电容器的充放电特点
当电容器与电阻串联时，接通直流电源后，电源电压会通过电阻向电容器充电，电容器两极板间的电压会逐渐升高到与电动势相等，充电电流则不断减小，并衰减到零。
电容器充电后，如果断开电源，此时电容器与电阻串联成闭合电路，电容器开始放电，电容器的电压衰减到零，放电电流等于零。
电容器充、放电过程有以下特点。
(1)电容器是一种储能器件。
(2)电容器充、放电的快慢与电路中电阻R与电容C的乘积RC有关。
(3)电容器在直流电路中起到开路作用，即相当于把直流电源断开。
如果电容器接通交流电源，则与直流不同，电路中将出现连续的交流电流，该电流是由于电容器反复充、放电形成的。
电容充放电特性
R-C惰性电路是构成脉冲数字电路的基本组成部分之一;为此我们作详细的讨论..一、电容充放电特性1.电容器的特性电容器是由中间隔有介质的两个金属板所构成..当电容器的极板上带有某一数量的电荷时;在电容器的两端就产生一定的电压UC;其值;由于电容器的电容量C是一个常数;所以当电量Q＝0时;则UC＝0；而Q愈大;也就是电荷量愈多;则UC就愈大..电容和电阻是两个性质全然不同的电路元件..当电阻两端施加某一电压UR 时;它会将电能转变成热能而消耗掉；电容则不是这种情况;当于其两端施加电压UC时;则在两极板间就随之形成了电场;电场是具有能量的;这就是说电容能将电能转换为电场能而贮存起来..因此常将电阻称为耗能元件;而电容称为贮能元件..另外;只要有电流流过;电阻两端的电压就立即产生；而电容器两端电压的建立是需要时间的;因此又常称电阻为即时性元件；电容为惰性元件..2.电容器的充放电过程为了实地了解电容器的充放电过程和研究它的特点及规律;我们来作下面的实验;其实验电路如图2-1所示..图2-1R-C实验电路1充电过程开关K原始位置为2;此时电容器C两端的电压..在t＝0时刻开关K由位置2扳向位置1;电容器C开始充电;根据测得电压、电流随时间变化的数据;画出及－t的变化曲线如图2-2所示..图2-2电容器充电特性曲线2放电过程开关K原始处于位置1;这时C已充满电荷;其电压值..在t＝0时刻K由位置1扳至位置2;C开始放电;根据测得电压、电流随时间变化的数据可画出及的关系曲线如图2-3所示..图2-3电容器放电特性曲线3充放电的特点及规律根据上面所得到的电容器的充放电时UC、IC的数据和曲线;可以归纳出几点很有实用价值的规律..①电容器的充放电是需要时间的..这是由于电容器的充放电过程;实质是电容器上电荷的积累和消散的过程;由于电荷量的变化是需要时间的;所以充放电也是需要时间的..②在充电的开始阶段;充电电流较大;上升较快;随着的增长;充电电流逐渐减小;且的上升速度变缓;而向着电源电压E趋近..从理论上来说;要使电容器完全充满;完成充电的全过程是需要无限长的时间的..但从图2-2中可以看到;在t＝15s时;＝9.5V;已达到E的95％；在t＝25s时;＝9.93V;实际上已经可以认为电容器基本上充满;充电过程已基本上结束..同样;在放电的开始阶段;电压UC及电流IC的变化也是较快的;而后期变的缓慢..在t＝15s时;＝0.5V;仅为E的5％；在t＝25s时;＝0.07V;此时可以认为电容器的电荷基本放光;完成了放电过程..总之;在分析实际问题时;可以认为电容器的充放电过程所需的时间是有限的..这就是说;对于上述实验电路;电容器自充、放电开始后15s～25s;从工程的观点看就完全可以认为充、放电已经结束..③在电容器刚刚开始充电或刚刚开始放电的瞬间;电容器的端电压及贮存的电荷Q都将保持着充、放电开始之前的数值..例如;充电前电容器的电压＝0V;则开始充电的瞬间UC仍保持为0V；而放电前如果电容器的＝E;则放电开始瞬间仍保持为E..即电容器的端电压在充、放电开始的瞬间是不能突变的;电容器的这一特点非常重要;必须牢记..4决定电容器充放电快慢的因素及时间常数τ图2-1电路无论是充电还是放电;都是一个串联形式的R-C电路..在充电时;起始电流就是最大的充电电流;其值为..如果电容器的容量C较大;则产生一定的UC所需的电荷量就多;从而充满所需的时间也就长；C如果较小;则形成同样的所需的电荷就少;当然充满所需的时间也就短..现我们将C固定;则当R值大时;就会变小;于是形成某一值所需电荷积累的时间就变长；而当R值小时;则变大;形成同一UC值所需的时间变短..可见R和C值变大时;则充电变慢;反之则快..为了全面的考虑R、C对充、放电的影响;在实际中是用R、C两者的乘积来描述R-C电路充放电的快慢的;其R·C值称为时间常数τ;即τ＝R·C..式中R的单位为欧Ω;C的单位为法F;τ的单位为秒s..其中τ的量纲变换如下：〔τ〕＝〔R〕·〔C〕＝欧·法＝伏/安·库/伏＝安·秒/安＝秒例如图2-1所示电路中R＝10kΩ、C＝500μF;则τ＝10×103×500×10－6＝5s..这样;前面所提到的15s—25s;其实就是3τ—5τ的时间..于是可以得到这样一个结论：在R-C充放电电路中;经过3τ—5τ的时间即可认为充放电过程已经结束..计算方法：容抗X＝1／2πfC;π为3.14;f是频率;普通交流电是50赫;c是电容量所以容抗计算方法是:C=1/2πfX照你的要求计算:C=1/2πfX=C=1/2×3.14×50×150=0.00002123f=21.23uf..。
(完整版)电容的充电和放电
电容的充电和放电1 应该是电池负极放出电子到一块极板，电池正极将另一块极板上的电子吸了过去。
2 此时电路是通路电容的充放电过程，你这么理解是对的。
3 这个问题，要看你这个电路对电容充放电的时间周期。
如果高于交流电的周期，那么电容电还没放完，电流方向就改变，开始反向充电，这样电容电压始终不能回零。
如果小于交流电周期，电流还没有回落到零,电容已放电完毕。
总之，只有两周期相同时,电容电压才和电路电压变化一致。
将电容器的两端接上电源。
（注意电容及电池连接的极性,电解电容器的负极应与电池的负极相接）电容器就会充电，有电荷的积累。
两端电压不断升高，当电容器两端电压Uc同电池电压E相等时，充电完毕。
此时Uc(电容器两端电压)＝Q（电容器充电的电量)/C(电容器的电容量),当电容器两端去掉电源改加电阻等负载时，电容器进行放电。
放电电流I＝Uc/R（注意Q是逐渐减少的,Uc 也是逐渐减少的,所以I也是逐渐减少的）。
电容的充电和放电电容是一种以电场形式储存能量的无源器件。
在有需要的时候，电容能够把储存的能量释出至电路.电容由两块导电的平行板构成，在板之间填充上绝缘物质或介电物质。
图1和图2分别是电容的基本结构和符号。
图1: 电容的基本结构图2：电容的电路符号当电容连接到一电源是直流电（DC) 的电路时，在特定的情况下,有两个过程会发生，分别是电容的“充电” 和“放电”。
若电容与直流电源相接,见图3，电路中有电流流通。
两块板会分别获得数量相等的相反电荷,此时电容正在充电，其两端的电位差v c逐渐增大.一旦电容两端电压v c增大至与电源电压V相等时，v c = V，电容充电完毕，电路中再没有电流流动，而电容的充电过程完成。
图3: 电容正在充电由于电容充电过程完成后，就没有电流流过电容器，所以在直流电路中，电容可等效为开路或R = ∞，电容上的电压v c不能突变。
当切断电容和电源的连接后，电容通过电阻R D进行放电，两块板之间的电压将会逐渐下降为零，v c = 0，见图4。
实验十 观察电容器的充、放电现象
第九章静电场实验十观察电容器的充、放电现象观察电容器的充、放电现象是课标新增实验，在高考中已经出现了对该实验的考查，如2023年新课标卷T22、山东卷T14、福建卷T13.本实验可以形象地将电容器充、放电过程中电流随时间变化的规律呈现出来，更重要的是处理数据时由“i－t”图像求电容器充、放电的电荷量所用的方法，这对学生领会“微元”“化归”等思想方法有着积极意义.预计2025年高考中仍会出现该实验的考查.1.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.2.实验原理电容器的充电过程如图，在充电开始时电流比较[1]大（填“大”或“小”），以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐[2]减小（填“增大”或“减小”），当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止定向移动，电流I＝0.电容器的放电过程如图，放电开始电流较[3]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[4]减小（填“增大”或“减小”），两极板间的电压也逐渐减小到零.3.实验器材直流电源、导线、单刀双掷开关、电容器、定值电阻、电流表（电流传感器）、电压表（电压传感器）.4.实验步骤（1）按图连接好电路.（2）把单刀双掷开关S打在上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中.（3）将单刀双掷开关S打在下面，使触点3和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中.（4）记录好实验结果，关闭电源.5.数据处理在I－t图中画出如图所示的竖立的狭长矩形（Δt很小），它的面积的物理意义是在Δt时间内通过电流表的电荷量.6.注意事项（1）电流表要选用小量程的灵敏电流计.（2）要选择大容量的电容器.（3）在做放电实验时，电路中要串联一个电阻，避免烧坏电流表.（4）实验要在干燥的环境中进行.命题点1教材基础实验1.在“用传感器观察电容器的充、放电过程”实验中，按图（a）所示连接电路.电源电动势为8.0V，内阻可以忽略.单刀双掷开关S先跟2相接，某时刻开关改接1，一段时间后，把开关再改接2.实验中使用电流传感器来采集电流随时间的变化信息，并将结果输入计算机.（1）为观察电容器C充电时的现象，应将单刀双掷开关S接1（填“1”或“2”）.（2）在充电过程中，测绘的充电电流i随时间t变化的图像可能正确的是A.（3）用图（a）所示电路来观察电容器C的放电现象：使用电流传感器测量放电过程中电路的电流，并将结果输入计算机，得到了图（b）所示的电流i与时间t的关系图像.①通过i－t图像可以发现：电容器放电时，电路中的电流减小得越来越慢（填“快”或“慢”）.②已知图（b）中图线与坐标轴所围成图形的面积表示电容器放电过程中所释放的电荷量，根据图像可估计电容器放电前所带电荷量Q约为 3.2×10－3C，电容器的电容C约为4.0×10－4 F.（结果均保留2位有效数字）（4）关于电容器在整个充、放电过程中的q－t图像和U AB－t图像的大致形状，可能正确的有AD（q为电容器极板所带的电荷量，U AB为A、B两板的电势差）.（5）图（c ）中实线是实验得到的放电时的i －t 图像，如果不改变电路的其他参数，只减小电阻R 的阻值，则得到的i －t 图线可能是图（c ）中的 ② （填“①”“②”或“③”）.（6）改变电源电动势，重复多次上述实验，得到电容器在不同电压U 下充满电时所带的电荷量Q ，并作出Q －U 图像，则图像应是 B .解析 （1）充电时必须将电容器接电源，故将单刀双掷开关拨向1.（2）电容器充电时，随着电荷量的增加，电容器两极板间电压升高，电阻R 两端分得的电压减小，电路中电流逐渐减小，电容器两极板间电压增大到等于电源电压之后，电流减小为零，A 正确.（3）①从图（b ）中可以看出放电时电流减小得越来越慢（斜率的绝对值表示电流的变化快慢）；②可数出图线与坐标轴所围成图形有40小格（格数为38～42都正确），所以电容器放电前所带电荷量约为Q ＝40×15×25×10－3C ＝3.2×10－3C ，根据电容的定义可得C ＝QU ＝4.0×10－4F.（4）电容器在充电过程中，电流由最大逐渐减小，放电过程电流也是由最大逐渐减小，最后变为0，根据Δq ＝I Δt 可知，q －t 图像的斜率表示电流的大小，A 正确，B 错误；电容器两极板间的电压变化量ΔU AB ＝ΔqC ＝IC Δt ，U AB －t 图像的斜率表示IC ，在充电和放电过程中电容器的电容不变，根据充电和放电过程中电流的特点可知，C 错误，D 正确.（5）若只减小电阻R 的阻值，则开始时刻的电流将增大，i －t 图像的纵截距增大，由于总的电荷量一定，则图像与坐标轴围成的面积相同，故曲线②符合要求.（6）对一个特定的电容器，由Q ＝CU 可知其带电荷量与电压成正比，B 正确.命题点2 创新设计实验2.[2023山东]电容储能已经在电动汽车，风、光发电，脉冲电源等方面得到广泛应用.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10V，电容标识不清）；电源E（电动势12V，内阻不计）；电阻箱R1（阻值0～99999.9Ω）；滑动变阻器R2（最大阻值20Ω，额定电流2A）；电压表V（量程15V，内阻很大）；发光二极管D1、D2，开关S1、S2，电流传感器，计算机，导线若干.图乙图丙回答以下问题：（1）按照图甲连接电路，闭合开关S1，若要升高电容器充电电压，滑动变阻器滑片应向b端滑动（填“a”或“b”）.（2）调节滑动变阻器滑片位置，电压表表盘如图乙所示，示数为 6.5V（保留1位小数）.（3）继续调节滑动变阻器滑片位置，电压表示数为8.0V时，开关S2掷向1，得到电容器充电过程的I－t图像，如图丙所示.借鉴“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中估算油膜面积的方法，根据图像可估算出充电结束后，电容器存储的电荷量为 3.8×10－3C（结果保留2位有效数字）.（4）本电路中所使用电容器的电容约为 4.8×10－4F（结果保留2位有效数字）.（5）电容器充电后，将开关S2掷向2，发光二极管D1（填“D1”或“D2”）闪光.解析 （1）滑动变阻器采用分压式接法，根据电路图可知，滑片向b 端滑动时，充电电压升高.（2）电压表的量程为15V ，每个小格表示0.5V ，即电压表的分度值为0.5V ，即在本位估读，读得示数为6.5V.（3）I －t 图像与坐标轴所围的面积等于电容器存储的电荷量，按照多于半格算1格，少于半格可忽略的计数原则，可数得共38个小格，故电容器存储的电荷量为Q ＝38×15×24×10－3C ＝3.8×10－3C.（4）由电容的定义式可得C ＝QU＝3.8×10－38.0F ＝4.75×10－4F ，结果保留2位有效数字得C ＝4.8×10－4F.（5）电容器左侧极板为正极板，开关S 2掷向2时电容器放电，电流从电容器左侧流出，结合二极管的单向导电性，易知D 1导通并闪光，D 2截止不亮.1.[2022北京]利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中E 为电源，R 为定值电阻，C 为电容器，为电流表，为电压表.下列说法正确的是（ B ）A.充电过程中，电流表的示数逐渐增大后趋于稳定B.充电过程中，电压表的示数迅速增大后趋于稳定C.放电过程中，电流表的示数均匀减小至零D.放电过程中，电压表的示数均匀减小至零解析 电容器充电电容器放电2.电流传感器可以捕捉到瞬间的电流变化，它与计算机相连，可以显示出电流随时间变化的I －t 图像.按图甲所示连接电路.直流电源电动势为9V ，内阻可忽略，电容器选用电容较大的电解电容器.先使开关S 与1端相连，电源向电容器充电；然后把开关S 掷向2端，电容器通过电阻R 放电，传感器将电流信息传入计算机.屏幕上显示出电流随时间变化的I －t 图像如图乙所示.（1）在图乙所示的I－t图像中用阴影标记面积的物理意义是通电0.2s电容器增加的电荷量（或流过电阻R的电荷量）.（2）根据I－t图像估算当电容器开始放电时所带的电荷量q0＝ 1.8×10－3C（1.7×10－3C 也正确），并计算电容器的电容C＝ 2.0×10－4F（1.9×10－4F也正确）.（均保留2位有效数字）（3）如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，充电时I－t曲线与横轴所围成的面积将不变（选填“增大”“不变”或“变小”）；充电时间将变短（选填“变长”“不变”或“变短”），简要说明原因：充电电流增大.解析（1）题图乙中1～3.4s的I－t图线是充电电流随时间变化的规律图线，又I－t图线与t轴所围成的面积表示电荷量，则题图乙中阴影面积的物理意义是通电0.2s电容器增加（或流过电阻R）的电荷量.（2）电容器在全部放电过程中释放的电荷量在数值上等于放电过程I－t图线与横轴所围成的面积；首先以坐标纸上的一个小正方形作为一个面积计量单位，数出图线与横轴所围的图形中有多少个完整的小正方形，对于超过该格一半面积的计为一个，不足一半的舍去不计，这样即可以得到包含的小正方形的个数为44个（43～45个都正确）；其次确定每个小方格所对应的电荷量，纵坐标的每个小格为0.2mA，横坐标的每个小格为0.2s，则每个小格所代表的电荷量为q＝0.2×10－3×0.2C＝4.0×10－5C，则电容器开始放电时所带的电荷量q0＝nq＝44×4.0×10－5C＝1.8×10－3C；电容器的电容C＝q0U ＝1.8×10－39F≈2.0×10－4F.（3）如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，将开关掷向1，充电完毕时电容器两端的电压不变，由于电容器的电容不变，根据Q＝CU可知充入电容器的电荷量不变，即充电时I－t曲线与横轴所围成的面积将不变.将开关掷向1，电容器开始时所带电荷量为0，可知电容器两端的电压U C＝0，则电阻R两端的电压U R＝E，此时通过R的电流即电容器开始充电时的电流，即I max＝U RR；只减小电阻R，则I max增大，而充电时I－t图线与横轴所围成的面积将不变，所以充电时间将变短.3.某同学通过实验观察电容器的放电现象，采用的实验电路如图甲所示，已知所用电解电容器的长引线是其正极，短引线是其负极.（1）按图甲连接好实验电路，开关S应先接到1，再接到2（均选填“1”或“2”），观察电容器的放电现象.（2）根据图甲电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接.（3）电容器开始放电的同时开始计时，每隔5s读一次电流表的值i，记录数据如下表.时间t/s0510152025电流i/μA500392270209158101时间t/s303540455055电流i/μA7549302393请根据表中的数据，在图丙中作出电流i随时间t变化的图线.答案（2）如图1所示（3）如图2所示图1 图2解析（1）连接好电路图，开关S应先接到1对电容器进行充电，再接到2使电容器放电，观察电容器的放电现象.（2）根据题图甲所示电路图连接实物电路图，注意电容器正极接电流表正接线柱，实物电路图如图1所示.（3）根据表中实验数据在题图丙中描出对应点，然后画一条平滑曲线，让尽可能多的点过曲线，不能过曲线的点大致均匀分布在曲线两侧，作出图像如图2所示.4.在“用传感器观察电容器的充电”实验中，电路图如图甲所示.一位同学使用的电源电压为8.0V，测得充满电的电容器放电的I－t图像如图乙所示.（1）I－t图线与两坐标轴围成的面积表示的物理意义是放电过程中放出的总的电荷量；若按“数格子”（等于或多于半格算一格，小于半格舍去）法计算，则电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为 2.4×10－3C（结果保留2位有效数字）.（2）根据以上数据估算电容器的电容为 3.0×10－4F（结果保留2位有效数字）.（3）如果将电阻R换成一个阻值更大的电阻，则放电过程释放的电荷量不变（填“变多”“不变”或“变少”）.解析（1）电容器的放电图像是一条逐渐下降的曲线，而q＝It，由微元法可知，I－t图线与坐标轴围成的面积表示放电过程中放出的总的电荷量.图线下约有30格，所以电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为Q＝30×0.0002×0.4C＝2.4×10－3C.（2）电容器充满电后所带的电荷量Q＝2.4×10－3C，而所加电压U＝8.0V，所以电容器的电容C＝QU ＝2.4×10－38.0F＝3.0×10－4F.（3）由于电容器充满电后所带的电荷量一定，所有电荷量将通过电阻释放，若将电阻R换成一个阻值更大的电阻，对应的I－t图像更加平缓些，但释放电荷的总量不变.5.如图甲所示是利用电流传感器系统研究电容器充电情况的电路图.将电容器C1接入电路检查无误后进行了如下操作：图甲图乙①将S拨至1，并接通足够长的时间；②将S拨至2；③观察并保存计算机屏幕上的I－t图，得到图线Ⅰ（图乙Ⅰ）；④换上电容器C2重复前面的操作，得到图线Ⅱ（图乙Ⅱ）.（1）操作①的作用是使电容器不带电.（2）两个电容器相比较，C1的电容较大（填“较大”“较小”或“与C2的电容相等”）.（3）由I－t图线可以分析出，两个电容器都充电2s时，C1的电压小于（填“大于”“小于”或“等于”）C2的电压.解析（1）由题图甲可知，将S拨至1，电容器与电阻R串联，所以电容器放电，最终电容器不带电.（2）由题图乙结合图像的含义可知，曲线与坐标轴所围图形的“面积”的大小即电荷量，则充电完毕时，Q1＞Q2，两电容器两端电压相等，由C＝QU可知C1较大.（3）由I－t图线可以分析出，两个电容器都充电2s时，I1＞I2，由U＝IR可知，R两端电压U R1＞U R2，由串联电路分压可得U C1＜U C2.6.[2023新课标]在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下：电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干.（1）用多用电表的电压挡检测电池的电压.检测时，红表笔应该与电池的正极（填“正极”或“负极”）接触.（2）某同学设计的实验电路如图（a）所示.先将电阻箱的阻值调为R1，将单刀双掷开关S 与“1”端相接，记录电流随时间的变化.电容器充电完成后，开关S再与“2”端相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是C.（填正确答案标号）A.迅速变亮，然后亮度趋于稳定B.亮度逐渐增大，然后趋于稳定C.迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭（3）将电阻箱的阻值调为R2（R2＞R1），再次将开关S与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情况.两次得到的电流I随时间t变化如图（b）中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值为R2（填“R1”或“R2”）时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的电荷量（填“电压”或“电荷量”）.解析（1）在使用多用电表时，应保证电流从红表笔流入，从黑表笔流出，即“红进黑出”，因此红表笔应该与电池的正极接触.（2）S与“1”端接时，小灯泡不发光，电容器充电；S与“2”端接时，电容器放电，且放电速度逐渐变小，直至为0，故C对，AB错.（3）实线中电流的峰值较小，说明电路中的电阻较大，对应电阻箱阻值为R2；根据电流的定义式I＝q可知q＝It，则I－t图线与坐标轴围成的面积为电荷量.t。
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R-C惰性电路是构成脉冲数字电路的基本组成部分之一，为此我们作详细的讨论。
一、电容充放电特性
1. 电容器的特性
电容器是由中间隔有介质的两个金属板所构成。
当电容器的极板上带有某一数量的电荷时，在电容器的两端就产生一定的电压UC，其值，由于电容器的电容量C是一个常数，所以当电量Q＝0时，则UC＝0；而Q愈大，也就是电荷量愈多，则UC就愈大。
电容和电阻是两个性质全然不同的电路元件。
当电阻两端施加某一电压UR时，它会将电能转变成热能而消耗掉；电容则不是这种情况，当于其两端施加电压UC时，则在两极板间就随之形成了电场，电场是具有能量的，这就是说电容能将电能转换为电场能而贮存起来。
因此常将电阻称为耗能元件，而电容称为贮能元件。
另外，只要有电流流过，电阻两端的电压就立即产生；而电容器两端电压的建立是需要时间的，因此又常称电阻为即时性元件；电容为惰性元件。
2. 电容器的充放电过程
为了实地了解电容器的充放电过程和研究它的特点及规律，我们来作下面的实验，其实验电路如图2-1所示。
图2-1 R-C实验电路
（1）充电过程
开关K原始位置为2，此时电容器C两端的电压。
在t＝0时刻开关K由位置2扳向位置1，电容器C开始充电，根据测得电压、电流随时间变化的数据，画出及－t的变化曲线如图2-2所示。
图2-2 电容器充电特性曲线
（2）放电过程
开关K原始处于位置1，这时C已充满电荷，其电压值。
在t＝0时刻K由位置1扳至位置2， C 开始放电，根据测得电压、电流随时间变化的数据可画出及的关系曲线如图2-3所示。
图2-3 电容器放电特性曲线
（3）充放电的特点及规律
根据上面所得到的电容器的充放电时UC、 IC的数据和曲线，可以归纳出几点很有实用价值的规律。
①电容器的充放电是需要时间的。
这是由于电容器的充放电过程，实质是电容器上电荷的积累和消散的过程，由于电荷量的变化是需要时间的，所以充放电也是需要时间的。
②在充电的开始阶段，充电电流较大，上升较快，随着的增长，充电电流逐渐减小，且的上升速度变缓，而向着电源电压E趋近。
从理论上来说，要使电容器完全充满，完成充电的全过程是需要无限长的时间的。
但从图2-2中可以看到，在t＝15s时，＝9.5V，已达到E的95％；在t＝25s时，＝9.93V，实际上已经可以认为电容器基本上充满，充电过程已基本上结束。
同样，在放电的开始阶段，电压UC及电流IC的变化也是较快的，而后期变的缓慢。
在t＝15s时，＝0.5V，仅为E的5％；在t＝25s时，＝0.07V，此时可以认为电容器的电荷基本放光，完成了放电过程。
总之，在分析实际问题时，可以认为电容器的充放电过程所需的时间是有限的。
这就是说，对于上述实验电路，电容器自充、放电开始后15s～25s，从工程的观点看就完全可以认为充、放电已经结束。
③在电容器刚刚开始充电或刚刚开始放电的瞬间，电容器的端电压及贮存的电荷Q 都将保持着充、放电开始之前的数值。
例如，充电前电容器的电压＝0V，则开始充电的瞬间UC仍保持为0V；而放电前如果电容器的＝E，则放电开始瞬间仍保持为E。
即电容器的端电压在充、放电开始的瞬间是不能突变的，电容器的这一特点非常重要，必须牢记。
（4）决定电容器充放电快慢的因素及时间常数τ
图2-1电路无论是充电还是放电，都是一个串联形式的R-C电路。
在充电时，起始电流
就是最大的充电电流，其值为。
如果电容器的容量C较大，则产生一定的UC所需的电荷量就多，从而充满所需的时间也就长； C如果较小，则形成同样的所需的电荷就少，当然充满所需的时间也就短。
现我们将C固定，则当R值大时，就会变小，于是形成某一值所需电荷积累的时间就变长；而当R值小时，则变大，形成同一UC值所需的时间变短。
可见R 和C值变大时，则充电变慢，反之则快。
为了全面的考虑R、 C对充、放电的影响，在实际中是用R、 C两者的乘积来描述R-C电路充放电的快慢的，其R·C值称为时间常数τ，即τ＝R·C。
式中R的单位为欧（Ω）， C的单位为法（F），τ的单位为秒（s）。
其中τ的量纲变换如下：
〔τ〕＝〔R〕·〔C〕＝欧·法＝（伏/安）·（库/伏）＝（安·秒）/安＝秒
例如图2-1所示电路中R＝10kΩ、 C＝500μF，则τ＝10×103×500×10－6＝5s。
这
样，前面所提到的15s—25s，其实就是3τ—5τ的时间。
于是可以得到这样一个结论：在R-C充放电电路中，经过3τ—5τ的时间即可认为充放电过程已经结束。
计算方法：容抗X＝1／2πfC ，（π为3.14,f是频率，普通交流电是50赫,c是电容量)
所以容抗计算方法是:C=1/2πfX
照你的要求计算:
C=1/2πfX=C=1/2×3.14×50×150=0.00002123f
=21.23uf。