電容特征“顯效”演示儀

摘要：本文分析了筆者自制教具電容特征“顯效”演示儀的特點(diǎn)和用途，畫出了教具裝置圖，介紹了制作材料，敘述了制作過(guò)程，重點(diǎn)闡述了使用方法，最后指出它在一線教學(xué)實(shí)踐中的重要意義。

關(guān)鍵詞：電容特征；顯效；演示儀

中學(xué)生對(duì)電容器的理解不能像對(duì)水容器的理解那么形象直觀具體，對(duì)電容器的充、放電這個(gè)現(xiàn)象微弱且時(shí)間極短暫的過(guò)程的感性認(rèn)識(shí)也非常有限，本人在教學(xué)實(shí)踐中意識(shí)到這些問(wèn)題，結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)自制了電容特征“顯效”演示儀，克服了上述問(wèn)題，能很好的顯示電容特征。具體情況如下：

一、教具名稱電容特征“顯效”演示儀

二、教具制作人單位贛州市第三中學(xué)；姓名：吳燕；郵編：341000

三、教具裝置圖

〖XC42.TIF〗

四、儀器特點(diǎn)與用途

1.特點(diǎn)：①電路簡(jiǎn)單，取材方便，易制作，現(xiàn)象特別明顯直觀。

②采用大容量電容（3000μF），使充、放電時(shí)間“延長(zhǎng)”。

③采用電阻大的電壓表使通電電流小，以“延長(zhǎng)”充、放電時(shí)間。

④可用不同電壓的電源給電容器充、放電，以利于學(xué)生

進(jìn)行探究。

2.用途：①可充分“放大”、“延長(zhǎng)”電容器充放電的整個(gè)過(guò)程中電流特征，以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)電容器的感性認(rèn)識(shí)。②可采用不同電壓的電源對(duì)電容器充電，通過(guò)觀察現(xiàn)象，進(jìn)行分析比較，畫出充電電流與時(shí)間的圖象，得出電容器所帶電荷量與電壓成正比的關(guān)系，給學(xué)生提供一個(gè)便于探究的情境。

五、制作電路圖與材料

1.電路圖如圖1所示

2.材料：?jiǎn)蔚峨p擲開關(guān)一個(gè)，單刀開關(guān)一個(gè)，電容器（3000μF）一個(gè)，接線柱4個(gè)（A、B、C、D），演示電壓表J0401一個(gè)（-5V～+5V），電池盒一個(gè)（含4節(jié)電池），導(dǎo)線若干，方木板一塊，長(zhǎng)方形木塊一塊。

3.制作：①將方木板固定于長(zhǎng)方形木塊上，使之能豎直放于桌面。

②按電路圖將接線柱、電容、開關(guān)固定于方木板上。

③用導(dǎo)線在木板背面將各器件連接好。

④在木板正面將電路圖用黑筆描出使之直觀。

六、使用方法

1.探究電容器所帶電荷量跟電壓的關(guān)系

①先用4節(jié)干電池給電容器充電：每分鐘讀取一次電流，記錄在i-t表格中，并在i-t坐標(biāo)圖上標(biāo)出其位置。用曲線在i-t坐標(biāo)圖上描出圖象（圖2中的①）。

②再用2節(jié)干電池給電容器充電：每分鐘記錄一次電流在i-t表格中，在同一個(gè)i-t坐標(biāo)上標(biāo)出其位置，描出圖象（圖2中的②）。

i-t表格〖BG（！〗〖BHG1，K7，K3。2，K4。4ZQ〗it〖〗0min〖〗1min〖〗2min〖〗3min〖〗4min〖〗5min

〖BH〗4節(jié)干電池（6v）〖〗100μA〖〗〖〗〖〗〖〗〖〗

〖BH〗2節(jié)干電池（3v）〖〗50μA〖〗〖〗〖〗〖〗〖〗〖BG）〗比較i-t表格中的數(shù)據(jù)，可知：通過(guò)相同的充電時(shí)間，用4節(jié)干電池充電的電路電流在誤差允許范圍內(nèi)，總是用2節(jié)干電池充電的電路電流的兩倍。即驗(yàn)證了對(duì)同一個(gè)電容器來(lái)說(shuō)，電容器所帶的電荷量與電壓成正比。

〖XC43.TIF〗

或者比較i-t圖像，也可讓學(xué)生對(duì)電容器所帶的電荷量與電壓成正比的關(guān)系，即c=〖SX（〗Q〖〗V〖SX）〗有個(gè)感性的認(rèn)識(shí)。更重要的是為學(xué)生提供了一個(gè)便于探究的有效情境，讓學(xué)生參與、體驗(yàn)整個(gè)探究過(guò)程。

2.演示電容器充、放電情況

①將雙擲開關(guān)與a端接通，電容器c開始充電，電壓表示數(shù)由大（顯示為+5V左右，相當(dāng)于電流為100μA），慢慢減小到0（指針指向中間位置），此過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng)，大約5分鐘左右。（如果同學(xué)們觀察清楚了，可閉合開關(guān)K2，使電容器快速結(jié)束充電過(guò)程。）②在上述過(guò)程結(jié)束后，斷開開關(guān)K2，將開關(guān)K1與b端接觸，電容器開始放電，電壓表指針?lè)聪蚱D(zhuǎn)，示數(shù)由大（顯示為-5V左右，相當(dāng)于電流為-100μA），緩慢減小至0（指針指向中間位置）。此過(guò)程時(shí)間大約5分鐘（如時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可閉合開關(guān)K2，則電容器快速放電，電壓表示指針立即指回中間位置）。

七、小結(jié)

此自制的演示儀，本人在教學(xué)實(shí)踐中已多次使用，得到了學(xué)生和同行的廣泛好評(píng)，大家普遍認(rèn)為此教具操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明顯，激發(fā)了學(xué)生參與的積極性，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)電容器相關(guān)知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)，更重要的是，通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)“延長(zhǎng)”了整個(gè)過(guò)程的時(shí)間和“放大”了整個(gè)過(guò)程的特征，讓學(xué)生有了探究的機(jī)會(huì)和空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]《教學(xué)儀器與探討》

[2]《物理實(shí)驗(yàn)》

[3]《中小學(xué)實(shí)驗(yàn)與裝備》

[4]《實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理》

[5]《物理教學(xué)》

（作者單位：江西省贛州市第三中學(xué)341000）