观察电容器的充放电现象

实验目的

观察电容器充、放电过程中电流和电压的变化，认识电容器储存电荷的作用。

实验原理

充电时，电源把电荷输送到极板，电荷量 Q 增大，板间电压 U = Q/C 随之增大，直到等于电源电压，电流变为零。放电时，电容器通过电阻释放电荷，电流方向与充电时相反，电流和电压逐渐减小到零。

实验器材

• 直流电源
• 大容量电容器（注意电解电容的极性）
• 定值电阻
• 电流表（或灵敏电流计）
• 电压表
• 单刀双掷开关
• 导线

实验步骤

1. 按电路图连接，电容器与电压表并联，电流表串联在回路中。
2. 开关掷向电源一侧，观察充电时电流表和电压表示数变化。
3. 待电流为零后，记下电压表示数。
4. 开关掷向电阻一侧，观察放电时电流方向和示数变化。
5. 待电流为零后，记下电压表示数，并与充电时对比。

实验现象与结论

充电时电流由大变小，最后为零，电容器两端电压增大并稳定在电源电压；放电时电流方向与充电时相反，由大变小逐渐为零，电压也减小到零。充电储存电场能，放电释放电场能。

注意事项

• 电解电容器的正负极不能接反。
• 所加电压不能超过电容器的额定电压。
• 电容器充电后不要用手同时接触两极。

常见问题

充电过程中电流为什么会逐渐减小？

随着电容器电压升高，它与电源的电压差变小，电路中的电流随之减小，最后降为零。

放电电流方向为什么与充电相反？

充电时电流流入正极板，放电时正极板的电荷经外电路流向负极板，所以方向相反。