专题11 感性理性 高考物理冲刺方法汇总（解析版）2020年高考物理

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1、2019年高三复习冲刺物理方法汇总 专题11 感性理性电容器充电与放电过程的电流都是单调变化的，逐渐减小到零，许多青年教师或搞不清楚电流如何变化的，或不知如何对学生讲清楚。笔者从感性的实验与理性的推证两个方面来说明这个问题，以期对其有所帮助。1.感性的实验电容器充电与放电可分别设计如下两种电路来直观地显示电流的变化。图1为显示电容器充电过程的电路。电路由直流电源、电流传感器、电容、限流电阻、电键与导线构成。当电键闭合瞬间，电流传感器能显示电流逐渐减小到零。图2为显示电容器放电过程的电路。电路由电容、电流传感器、限流电阻、导线、电键构成。当电键闭合瞬间，电流传感器也可显示出电流逐渐减小到零。如果

2、实验室中没有电流传感器等仪器，可用如下实验类比解释。类比电容器充电的实验 如图3 上端开口，底部有阀门的连通器，在其左边容器中注入水，当阀门打开后，左边容器水量减小，水压减小；而右边水量增大，水压增大，阻碍右边的水柱上升，可感知水流速度逐渐减小，当两边液面相平时速度为零。这个实验与电容器充电过程非常相似：在充电过程中，电容器极板随着电荷的积累，产生反向电压，阻碍自由电荷的运动，反向电压逐渐增大，阻碍电容器充电且阻碍作用越来越大，因此电流逐渐减小。类比电容器放电的实验 如图4 ， 上端容器两端开口，下边有阀门。注入水，当阀门打开后，水量减小，水压减小，水流速度减小。这和电容器放电过程相比较也相似

3、：在放电过程中，随着极板电量减小，电压减小，电流也减小。2.理性推导除了利用实验来探究电容器充电、放电过程的电流变化，我们还可以从理性层面来推证其电流的定量变化。1、充电过程 如图1 电池的电动势为E，限流电阻为R,电容器的电容为C。当电键闭合后某一暂态，由基尔霍夫定律可知，在充电电路中的任何时刻，电容器两极板间的电压u和电阻上的电势降iR及电源电动势E之间有下列关系：把，代入上式得：整理后积分得：对上式求导得：由上面结果可知，电容器充电电流是随时间按指数规律下降的。下降的快慢与电容C和电阻R的大小有关。2、放电过程 如图2 电容器电容为C,带电量为，限流电阻为R，当电键闭合后的某一暂态： 得电键闭合时极板电量为 ,整理并积分得： 电容器放电电流是随时间按指数规律下降的。下降的快慢与电容C和电阻R的大小有关。知识的迁移，提高其解决实际问题能力。