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Lab_dot电03

电容器为什么不会瞬间充满或放空？

Charging & discharging a capacitor

连接电阻和理想平行板电容器，观察电荷、电压、电流和储能随时间的变化。改变几何尺寸或介电常数，比较电容和时间常数。

实验观察窗准备就绪

理想平行板，忽略边缘场 · 时间轴标实际毫秒 · 流动点示意约定电流方向

电容电压—
回路电流—
电容电荷—
电场储能—

测量图

试着观察与解释

  1. 在一个时间常数处暂停，读取电压达到最终值的比例。
  2. 只改变电阻，比较最终储能与变化速度。
  3. 增加极板面积或介电常数，比较电容、最终电荷与时间常数。

实验记录

改变条件后，记录读数并进行比较。

查看物理模型、公式与适用范围

平行板电容

介质充满板间隙，忽略边缘效应。输入的面积和间距转换为 SI 单位计算。

C = ε₀κA/d；τ = RC

充电与放电

充电初始电压为零；放电初始电压为所设电压，电池从回路中移除。

充电：VC = V₀(1 − e−t/τ)
放电：VC = V₀e−t/τ

储能与发热

电容储能、电阻热量及电源做功分别计算。正电流定义为充电方向，因此放电电流为负。

UC = CVC²/2
Wbattery = ΔUC + Qresistor

参考：OpenStax · RC Circuits。