文档介绍:电容器的充电和放电
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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。
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当开关“S”置于接点“1”,电源便向电容器充电。观察到的现象是:开始时灯泡较亮,然后逐渐变暗,从电流表可以观察到充电电流由大到小的变化,从电压表可以观察到电容器两端电压由小到大变化。经过短短一段时间,灯泡熄灭,电流表指针回到零,电压表所示电压值接近于电动势,即 ,这表明电容器已充满了电荷。
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思考一下:
电容器的基本结构是在两块金属极板之间夹一层绝缘介质,在本质上它是不能导电的,那么它为什么又能储存电荷呢?
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图为电容器充电示意图,在接上电源瞬间,电源负端的电子便向电容器的负极板流去,但由于两极板间绝缘介质不导电,所以这些负电荷只能积累在负极板上,又由于这些负电荷对绝缘介质中的电子有排斥作用,于是绝缘介质中靠近电容器负极板一侧便形成正电荷层,靠近电容器正极板一侧便形成负电荷层。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去,这样,电容器正极板上便积累下了正电荷。
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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。
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图3-7所示电路中,电容器充电结束后,将开关置于“2”,可以观察到小灯泡亮了一下又熄灭了。这是电容器放电引起的,这时的电容器相当于一个等效电源。在电容器两极板间电场力的作用下,负极板的负电荷不断移出与正极板的正电荷中和,电容器两端的电压也随之而下降,直至两极板上的电荷完全中和。这是电容器两极板间电压为零,电路中电流也为零。
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思考一下:
(1)电容器的充放电电流实际通过电容器的绝缘介质吗?
(2)当电容器加上交流电压时,电路中有电流流过吗?为什么?
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