電容充放電

展示電容器充放電情形。

實驗裝置：電池、開關、電容器、燈泡、單心線。

fig1 10243

1.將線路接好如右圖，開關初始在0的位置，量測電容器上的電壓。

2.將開關切到1的位置，觀察電容器充電情形，並量測電容器的電壓。

3.將開關再切回0的位置，並量測電容器的電壓。

4.將開關切到2的位置，觀察電容器放電情形，並量測電容器的電壓。

1.線路中電容器充電時燈泡亮暗的原因為何?

2.線路中電容器放電時燈泡亮暗的原因為何?

原理探究:

1. RCs 220x107

充電時電流沿藍紅線流動，電容兩邊電荷逐漸增加，電壓亦升高。電阻兩端電壓變化則相反。

pic1 ckt 220x368

2. RC 220x123

放電時電時電流沿紅黑線流動，電容兩邊電荷逐漸減少，電壓亦降低。電阻兩端電壓變化與電容相同。

pic2 tou 220x488

$-iR-V_{c}=0$

$\frac{dQ}{dt}= -\frac{1}{RC}Q,Q\left ( t= 0 \right )= Q_{0}$

$\Rightarrow Q= Q_{0}e^{-\frac{t}{RC}}$

$i= \frac{dQ}{dt}= -\frac{Q_{0}}{RC}e^{-\frac{t}{RC}}$

(負號表方向與假設相反)

$V_{R}=iR = -\frac{Q_{0}}{RC}e^{-\frac{t}{RC}}$

$V_{C}=\frac{Q}{C}= \frac{Q_{0}}{RC}e^{-\frac{t}{RC}}$

1.充電後，將開關切回0的位置，此時電容器帶電情形如何?

2.若將電容器換成電感器，可否用相同電路做電感器充放能量的實驗?

1.一般電路中所用的電容器電容值不大，不易點亮燈泡。本實驗用的2法拉(Farad)電容是用於推動後級音響設備。所用燈泡電阻4Ω。

2.大型家電如冷氣機、冰箱、洗衣機等，有的使用大電容器，若沒有作接地放電會有觸電之虞。

"Fundamentals of physics" Halliday,Resnick,Walker

v.1 曾助理、戴嘉言

陳泰利

陳泰利