在A-level考试中,有很多科目是比较综合性的,比如像A-level物理,其涉及面比较广,有很多细碎的知识点,需要单独进行记忆,比如电流、电压、电阻等,今天,锦秋小编将具体为大家讲解的是A-level物理中的电容充放电曲线,希望对大家有所帮助。
电容器(Capacitor)简单来说就是两个平行的金属板,具有容纳电荷(Charge)的作用,对于一个电容器来说,其能容纳电荷的能力即为电容(Capacity)。
在A-Level的考试中,针对电容考察最多的即为充电放电电路,其电路图如图所示:
图中的开关为一个双向开关,一开始开关和A点连接,此时电池对电容充电;当电容充满电后,电容与电池断开,和灯泡连接,电容对灯泡放电。
接下来我们来详细分析一下这一过程:
首先,要了解的是,电容和电池的区别,电容的两个金属板上的电荷越多,电容的电压也越高,其电压和电容成正比;而电池的电压则和其内部的电荷量没有特别大的关系,即能输出稳定的电压。
电池对电容的充电过程。
一开始电容的金属板上完全没有电荷,这时电池和电容之间的电压,电池以一个比较大的电流对电容充电,随着电容上的电荷增多,电容的电压值也随之增高,由于电池和电容的电压差值不断变小,其充电电流也不断变小,电容上的电荷和电压增加的也就越来越慢,直至电容和电池的电压差值缓慢的变为零,充电过程完成。
充电过程图像:电流一开始,然后不断减小,但减小的速率在放缓;
电荷量和电压值一开始为零,然后不断增加,但增加的速率在放缓。具体如图所示:
电容放电过程。
一开始电容上的电荷量最多,电压也,所以放电电流,随着放电过程的持续,电容上的电荷不断变少,电压也减小,由于电压的减小,电流也随之变小,放电过程放缓,直至电容上的电荷量和电压完全耗尽变为零。
放电过程图像:电流/电压/电荷量都是一开始,然后不断减小,但减小的速率在放缓,三个图像是完全重合的,具体如图所示:
A-Level物理考试中经常会考察对电容充放电的分析,或是对电容的实际应用:
例如在现实生活中,当我们用汽车的遥控钥匙锁止汽车时,汽车的车灯会慢慢变暗,而不是突然关闭,起到为车主回家照明的作用,就是应用了电容放电过程中,电流会逐渐变小而不是突然减为零的物理原理。
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