高中物理《电容器的充、放电和储能》

发布网友发布时间：2024-09-04 07:03

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热心网友时间：2024-09-28 23:25

在高中物理中，电容器的充电与放电是基本概念之一。

当电容器开始充电，电荷量在两极板上累积，导致电压升高。随着电荷量增加，充电电流逐渐减小，直至电流为零，此时电容器两端电压达到恒定值 Uc，等于电源电压 E。反之，放电时，电荷量减少，电压也随之下降，电流减小至零，放电过程结束。

充电和放电过程中，电流 i 与电荷变化率有关，即 i = ∆q/△t，其中 ∆q = C∆Uc。这可以用 i-t 图和 q-t 图来形象地展示电荷随时间的变化。值得注意的是，电流并非通过电介质流动，而是电容器储存和释放电荷产生的效应。

电容器的储能则涉及到能量的转换。在充电阶段，电荷积累形成的电场储存了从电源获取的能量。计算储能大小时，我们可以将总电荷 q 分解为小等份，每一小份对应的电场能量增量可通过公式 ∆Wc = Uc ∆q 来表示，最终电容器储存的总能量为 Wc = 1/2qUc，即与电容 C 成正比，与电压 Uc 的平方成正比。