電容器的充電和放電及電場(chǎng)能量精編版

1、 一、電容器的充電 l充電過程中，隨著電容器兩極板上所帶的 電荷量的增加，電容器兩端電壓逐漸增大， 充電電流逐漸減小，當(dāng)充電結(jié)束時(shí)，電流 為零，電容器兩端電壓 lUC = E 二、電容器的放電 l放電過程中，隨著電容器極板上電量的減 少，電容器兩端電壓逐漸減小，放電電流 也逐漸減小直至為零，此時(shí)放電過程結(jié)束。 三、電容器充放電電流 l充放電過程中，電容器極板上儲(chǔ)存的電荷 發(fā)生了變化，電路中有電流產(chǎn)生。其電流 大小為 l由 ，可得 。所以 l需要說(shuō)明的是，電路中的電流是由于電容 器充放電形成的，并非電荷直接通過了介 質(zhì)。 t q i C Cuq C uCq t u C t q i C 四、電容器

2、質(zhì)量的判別 l利用電容器的充放電作用，可用萬(wàn)用表的電阻檔 來(lái)判別較大容量電容器的質(zhì)量。 l將萬(wàn)用表的表棒分別與電容器的兩端接觸，若指 針偏轉(zhuǎn)后又很快回到接近于起始位置的地方，則 說(shuō)明電容器的質(zhì)量很好，漏電很?。蝗糁羔樆夭?到起始位置，停在標(biāo)度盤某處，說(shuō)明電容器漏電 嚴(yán)重，這時(shí)指針?biāo)柑幍碾娮钄?shù)值即表示該電容 的漏電阻值；若指針偏轉(zhuǎn)到零歐位置后不再回去， 說(shuō)明電容器內(nèi)部短路；若指針根本不偏轉(zhuǎn)，則說(shuō) 明電容器內(nèi)部可能斷路。 五、電容器中的電場(chǎng)能量 l1能量來(lái)源能量來(lái)源 l電容器在充電過程中，兩極板上有電荷積 累，極板間形成電場(chǎng)。電場(chǎng)具有能量，此 能量是從電源吸取過來(lái)儲(chǔ)存在電容器中的。 l2儲(chǔ)能大小

3、的計(jì)算儲(chǔ)能大小的計(jì)算 l圖4-6 uCq關(guān)系 l電容器充電時(shí)，極板上的電荷量q逐漸增加， 兩板間電壓uC也在逐漸增加，電壓與電荷 量成正比，即 q = CuC，如圖4-6所示。 圖4-6 uCq關(guān)系 l把充入電容器的總電量q分成許多小等份， 每一等份的電荷量為 q表示在某個(gè)很短的 時(shí)間內(nèi)電容器極板上增加的電量，在這段 時(shí)間內(nèi)，可認(rèn)為電容器兩端的電壓為uC， 此時(shí)電源運(yùn)送電荷做功為 l即為這段時(shí)間內(nèi)電容器所儲(chǔ)存的能量增加 的數(shù)值。 quW CC l當(dāng)充電結(jié)束時(shí)，電容器兩極板間的電壓達(dá)到穩(wěn)定 值UC，此時(shí)，電容器所儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量應(yīng)為整個(gè) 充電過程中電源運(yùn)送電荷所做的功之和，即把圖 中每一小段所做的功都加起來(lái)。利用積分的方法 可得 l式中，電容C的單位為F，電壓UC的單位為V，電 荷量q的單位為C，能量的單位為J。 l電容器中儲(chǔ)存的能量與電容器的電容成正比，與 電容器兩極板間電壓的平方成正比。 2 2 1 2 1 CCC CUqUW l六、電容器在電路中的作用 l當(dāng)電容器兩端電壓增加時(shí)，電容器從電源 吸收能量并儲(chǔ)存起來(lái)；當(dāng)電容器兩端電壓 降低時(shí)，電容器便把它原來(lái)所儲(chǔ)存的能量 釋放出來(lái)。即電容器本身只與電源進(jìn)行能 量交換，而并不損耗能量，因此電容器是 一種