
(1)电容器充电时:如图1所示,充电电流逐渐减小,当电容器两个极板间的电压达到充电电源电压时,电流为零,充电结束。
(2)电容器放电时:如图2所示,放电电流也是逐渐减小,但充、放电时电流的方向相反。当电容器两个极板上电荷量为零时,电流为零,放电结束。
【典例4】(23-24高一下·河北承德·期末)新能源汽车在启停过程中,动力电池快速充放电会对电池产生损耗,从而降低电池寿命,超级电容器可以与动力电池共同构成混合储能系统,以代替动力电池进行快速充放电及收集不规则动力,从而延长电池寿命。某超级电容器充电时的曲线如图所示,则下列说法正确的是( )
A.时间内充电的电荷量为
B.
时间内充电的电荷量为
C.超级电容器的电容先减小后增大 D.超级电容器的充电电压先减小后增大
【答案】B
【详解】AB.曲线与坐标轴围成的面积表示充、放电荷量,
时间内充电的电荷量小于
,
时间内充电的电荷量为
,故A错误,B正确;
C.超级电容器的电容是电容的属性,其大小与充放电状态和电流大小无关,故C错误;
D.超级电容器的充电过程电荷量增大,由可知电压一直增大,故D错误。
故选B。
【变式4-1】(23-24高一下·江苏镇江·期末)如图(a)和(b)所示,用电路做电容的充放电实验。充电过程得到电路中的电流和电容器两极板的电荷量随时间变化的图线(c)和(d)。接着用充完电的电容器做放电实验如图(b)所示,则放电时电路中的电流大小和电容器的电荷量随时间变化关系正确的图分别是( )
A.(c)和(c) B.(d)和(d) C.(c)和(d) D.(d)和(c)
【答案】A
【详解】电容器放电时电路中的电流逐渐减小,则图像为(c);电容器的电荷量也随时间逐渐减小,图像为(c)。
故选A。
【变式4-2】(23-24高二下·湖南娄底·期末)如图,单刀双掷开关S原来跟2相接,从开始,开关改接1,
时,把开关改接2,下列
图像和
图像大致形状正确的是( )
A. B.
C.
D.
【答案】D
【详解】AB.开关S接1时,电源给电容器充电,充电完毕后电流为零,再将开关S接2时,电容器开始反向放电,且放电越来越缓慢,所以对应的I-t图像的斜率越来越小,放电完毕后电流为零,故AB错误;
CD.开关S接1时,电容器充电,电压增大越来越慢,充电结束后两极板间的电压等于电源电压,所以对应UAB-t图像的斜率越来越小。再将开关S接2时,开始放电,两极板电压逐渐减小,且电压减小越来越慢,极板电性不变,则对应UAB-t图像的斜率也越来越小,故C错误,D正确。
故选D。
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