運用通俗教法講好電容器

【摘 要】要講好電容器，必須根據學生特點，運用通俗易懂的教學方法，采用生動形象的比喻，真實直觀的實驗，并且與生產實際緊密結合。化解和突破教學上的難點，使學生在接受知識的同時，提高了能力素質，才能真正達到教學目的，取得事半功倍的效果。

【關鍵詞】電容器；電容量；通俗教法

電容器是電氣設備的重要元件，在電子技術和電工技術中有廣泛的應用。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；在電力系統中，利用它可以改善系統的功率因數。在無線電整機專業和電子應用專業中幾乎每門專業課都涉及到電容器，它是收音機、錄音機、電視機等電子產品的必不可少的元件。所以講好電容器對職業類學校學生學好電子類專業課，打好基礎非常重要。筆者多年的教學中發現，很多學生對電容器和電容量概念不清楚，在解題中經常出現錯誤，形成教學中的一個難點。電容器的充放電過程比較抽象，學生對電容器的感性認識甚少。電容器的型號、種類繁多學生很難記憶。為突破這一難點，自己進行了多年的教學嘗試，本文就此談幾點體會。

1 運用比喻，講清電容量的概念

電容器和電容量是兩個不同的概念，二者都簡稱電容，所以容易混淆。電容器是一個實物，而電容量是電容器的一個參數，是電容器儲存電荷的本領，教材中電容器的定義是“電容器任一極板上儲存的電荷量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C表示，即C=Q/U。”學生往往不理解為什么用比值定義電容量。容量這個詞的原意是容納某種物質的范圍。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，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，為了使學生更清楚地認識這個問題，可以這樣進行講解。根據公式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圓柱形的無蓋水桶，桶內水的高度是h，桶的底面積是s，水的體積是V，V=sh，在向桶內倒水的過程中，隨著水的進入，水位h在不斷地上升。但是無論這個桶裝了多少水，水的體積與水的高度的比值是一個常數，這個常數就是桶的底面積s。在這個例子中，水的體積V相當于電容器儲存的電荷，水的高度相當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，這樣一比喻同學們就容易接受了。

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

2 采用實驗，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，由于充放電的時間常數很小，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。在教學中采用演示實驗可以得到較好的效果。大容量的電容器在低壓充電后，當兩極短接時會發生火花放電現象，先用一根導線將未充電的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，用一根導線將兩極短路，立即發出白熾的火花放電。實驗中的火花出現，使學生直接觀察到放電過程，為什么電容器會放電呢？因為電容器容納了一些電荷，為什么會有火花出現呢？因為短路放電時回路的電阻很小，瞬間電流很大，此電流使空氣擊穿電離發出了光，出現了火花。

用兩個不同的電容器，一個4700uF，另一個1000uF 在16V直流電壓下充電后，進行短路實驗，現象明顯不同，一個是白熾的火花放電，一個是桔紅的火星放電。此現象說明，容量不同的電容器容納電荷的本領不同，在相同的電壓下，容量大的電容器儲存的電荷多，因而在短路放電時，產生的瞬間電流大，火花現象明顯。進一步的實驗可用4700 uF的電容器分別在8V、12V、16V電壓下充電，觀察放電現象。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烈的白熾火花放電。通過實驗可使學生直觀地看出，電壓越高，放電現象越明顯，也就是說容納的電荷越多。

3 借助實物，講懂電容器的種類

電容器的形狀，種類繁多。根據電容器的介質不同可分為空氣、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、容量范圍、額定電壓和主要特點等。怎樣使學生在有限的時間內正確識別和使用電容器呢？首先在課堂教學中與實物相結合，將各種型號的電容器編組、分類，在課堂上與同學們見面，使學生建立起感性認識將實物與教材中的圖形一一對號。其次，帶領學生到電子元件定點生產廠參觀，在生產線上觀看電容器是怎樣生產出來的，通過參觀同學們對電容器加深了感性認識。再次結合無線電整機和電子技術應用專業課的特點，將專業課中有關電容器的內容“下放”電工課，以實際應用為例講解電容器，如無線電接收機的輸入回路要求可變的雙連或三連電容器，直流穩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，講好電子類專業基礎課，必須根據學生特點，運用通俗易懂的教學方法，采用生動形象的比喻，真實直觀的實驗，并且與生產實際緊密結合。只有經過教師的精心設計，化解和突破教學上的難點，使學生在接受知識的同時，提高了能力素質，才能真正達到教學目的，取得事半功倍的效果。

[責任編輯：曹明明]