運(yùn)用通俗教法講好電容器

【摘 要】要講好電容器，必須根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)，運(yùn)用通俗易懂的教學(xué)方法，采用生動(dòng)形象的比喻，真實(shí)直觀的實(shí)驗(yàn)，并且與生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合。化解和突破教學(xué)上的難點(diǎn)，使學(xué)生在接受知識(shí)的同時(shí)，提高了能力素質(zhì)，才能真正達(dá)到教學(xué)目的，取得事半功倍的效果。

【關(guān)鍵詞】電容器；電容量；通俗教法

電容器是電氣設(shè)備的重要元件，在電子技術(shù)和電工技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用。在電子電路中，利用它可以起到濾波、移相、隔直、旁路、選頻等作用；在電力系統(tǒng)中，利用它可以改善系統(tǒng)的功率因數(shù)。在無線電整機(jī)專業(yè)和電子應(yīng)用專業(yè)中幾乎每門專業(yè)課都涉及到電容器，它是收音機(jī)、錄音機(jī)、電視機(jī)等電子產(chǎn)品的必不可少的元件。所以講好電容器對(duì)職業(yè)類學(xué)校學(xué)生學(xué)好電子類專業(yè)課，打好基礎(chǔ)非常重要。筆者多年的教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生對(duì)電容器和電容量概念不清楚，在解題中經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤，形成教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)。電容器的充放電過程比較抽象，學(xué)生對(duì)電容器的感性認(rèn)識(shí)甚少。電容器的型號(hào)、種類繁多學(xué)生很難記憶。為突破這一難點(diǎn)，自己進(jìn)行了多年的教學(xué)嘗試，本文就此談幾點(diǎn)體會(huì)。

1 運(yùn)用比喻，講清電容量的概念

電容器和電容量是兩個(gè)不同的概念，二者都簡稱電容，所以容易混淆。電容器是一個(gè)實(shí)物，而電容量是電容器的一個(gè)參數(shù)，是電容器儲(chǔ)存電荷的本領(lǐng)，教材中電容器的定義是“電容器任一極板上儲(chǔ)存的電荷量Q與兩極板的電壓U的比值叫做電容器的電容量，簡稱電容，用符號(hào)C表示，即C=Q/U。”學(xué)生往往不理解為什么用比值定義電容量。容量這個(gè)詞的原意是容納某種物質(zhì)的范圍。比如說油箱可以盛油、水桶可以裝水，它們的容量可以是一升、五升、十升等等。而電容器的電容量是容納電荷的本領(lǐng)，它是否可以是一庫侖、十庫侖呢？容易混淆的問題恰好在這里，為了使學(xué)生更清楚地認(rèn)識(shí)這個(gè)問題，可以這樣進(jìn)行講解。根據(jù)公式C=Q/U可知，在電容量固定的電容器中，電量Q與兩極板電壓U成正比，隨著電荷量的增多，兩極板間的電壓也在增加。這種情況可以必要成一個(gè)圓柱形的無蓋水桶，桶內(nèi)水的高度是h，桶的底面積是s，水的體積是V，V=sh，在向桶內(nèi)倒水的過程中，隨著水的進(jìn)入，水位h在不斷地上升。但是無論這個(gè)桶裝了多少水，水的體積與水的高度的比值是一個(gè)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)就是桶的底面積s。在這個(gè)例子中，水的體積V相當(dāng)于電容器儲(chǔ)存的電荷，水的高度相當(dāng)于電容器兩極板間的電壓，而桶的底面積正好可以比喻成電容量。通過這個(gè)例子可以看出電容量并不是一般意義的容量，這樣一比喻同學(xué)們就容易接受了。

那么一個(gè)電容器到底能容納多少電荷呢？是不是無限的呢？當(dāng)然不是。讓我們?cè)倩氐絼偛拍莻€(gè)例子，這個(gè)無蓋的桶到底裝多少水？在向桶內(nèi)注水的過程中，隨著水的進(jìn)入，水位h不斷上升，當(dāng)水位上升到桶的高度時(shí)，桶內(nèi)的水已裝滿，再注入，水就會(huì)溢出來。可見桶的高度就是水的極限。由此可以聯(lián)想到，在電容器充電的過程中，當(dāng)電荷不斷增加時(shí)，由公式U=Q/C可知，電容器兩極板間的電壓也不斷增加。每個(gè)電容器都有一個(gè)額定工作電壓，電容器工作時(shí)，實(shí)際所加電壓的最大值不能超過其額定工作電壓，否則電容器就會(huì)被擊穿而損壞。這個(gè)額定電壓就相當(dāng)于水桶的高度。所以一個(gè)電容器能容納的最大電荷量就是它的額定電壓（相當(dāng)于桶高）與電容量（相當(dāng)于桶的底面積）的乘積，相當(dāng)于滿桶水的體積。

2 采用實(shí)驗(yàn)，講好電容器的充放電

分析研究電容器在電路中的作用，必須首先掌握電容器的充電和放電原理。電容器的充放電過程比較抽象，容量小的電容器，由于充放電的時(shí)間常數(shù)很小，從電流表的指針變化上看只是一瞬間的變化，很難看出指針的擺動(dòng)。在教學(xué)中采用演示實(shí)驗(yàn)可以得到較好的效果。大容量的電容器在低壓充電后，當(dāng)兩極短接時(shí)會(huì)發(fā)生火花放電現(xiàn)象，先用一根導(dǎo)線將未充電的25V、4700uF的電容器兩極短路，再給此電容兩極加直流16V電壓充電后，用一根導(dǎo)線將兩極短路，立即發(fā)出白熾的火花放電。實(shí)驗(yàn)中的火花出現(xiàn)，使學(xué)生直接觀察到放電過程，為什么電容器會(huì)放電呢？因?yàn)殡娙萜魅菁{了一些電荷，為什么會(huì)有火花出現(xiàn)呢？因?yàn)槎搪贩烹姇r(shí)回路的電阻很小，瞬間電流很大，此電流使空氣擊穿電離發(fā)出了光，出現(xiàn)了火花。

用兩個(gè)不同的電容器，一個(gè)4700uF，另一個(gè)1000uF 在16V直流電壓下充電后，進(jìn)行短路實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)象明顯不同，一個(gè)是白熾的火花放電，一個(gè)是桔紅的火星放電。此現(xiàn)象說明，容量不同的電容器容納電荷的本領(lǐng)不同，在相同的電壓下，容量大的電容器儲(chǔ)存的電荷多，因而在短路放電時(shí)，產(chǎn)生的瞬間電流大，火花現(xiàn)象明顯。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)可用4700 uF的電容器分別在8V、12V、16V電壓下充電，觀察放電現(xiàn)象。8V電壓下是桔紅色的火星放電，12V電壓下是白熾的火花放電，16V電壓下放電是比前兩次更強(qiáng)烈的白熾火花放電。通過實(shí)驗(yàn)可使學(xué)生直觀地看出，電壓越高，放電現(xiàn)象越明顯，也就是說容納的電荷越多。

3 借助實(shí)物，講懂電容器的種類

電容器的形狀，種類繁多。根據(jù)電容器的介質(zhì)不同可分為空氣、云母、陶瓷、紙介、塑料薄膜和電解電容器等；按其容量改變與否可分為固定、可變、半可變電容器等。每種電容器都有其型號(hào)、容量范圍、額定電壓和主要特點(diǎn)等。怎樣使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)正確識(shí)別和使用電容器呢？首先在課堂教學(xué)中與實(shí)物相結(jié)合，將各種型號(hào)的電容器編組、分類，在課堂上與同學(xué)們見面，使學(xué)生建立起感性認(rèn)識(shí)將實(shí)物與教材中的圖形一一對(duì)號(hào)。其次，帶領(lǐng)學(xué)生到電子元件定點(diǎn)生產(chǎn)廠參觀，在生產(chǎn)線上觀看電容器是怎樣生產(chǎn)出來的，通過參觀同學(xué)們對(duì)電容器加深了感性認(rèn)識(shí)。再次結(jié)合無線電整機(jī)和電子技術(shù)應(yīng)用專業(yè)課的特點(diǎn)，將專業(yè)課中有關(guān)電容器的內(nèi)容“下放”電工課，以實(shí)際應(yīng)用為例講解電容器，如無線電接收機(jī)的輸入回路要求可變的雙連或三連電容器，直流穩(wěn)壓電源的低頻濾波電路要求容量大、耐壓高的電解電容器等。

綜上所述，要講好電容器，講好電子類專業(yè)基礎(chǔ)課，必須根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)，運(yùn)用通俗易懂的教學(xué)方法，采用生動(dòng)形象的比喻，真實(shí)直觀的實(shí)驗(yàn)，并且與生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合。只有經(jīng)過教師的精心設(shè)計(jì)，化解和突破教學(xué)上的難點(diǎn)，使學(xué)生在接受知識(shí)的同時(shí)，提高了能力素質(zhì)，才能真正達(dá)到教學(xué)目的，取得事半功倍的效果。

[責(zé)任編輯：曹明明]