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”演示儀的特點和用途，畫出了教具裝置圖，介紹了制作材料，敘述了制作過程，重點闡述了使用方法，最后指出它在一線教學(xué)實踐中的重要意義。

關(guān)鍵詞：電容特征；顯效；演示儀

中學(xué)生對電容器的理解不能像對水容器的理解那么形象直觀具體，對電容器的充、放電這個現(xiàn)象微弱且時間極短暫的過程的感性認(rèn)識也非常有限，本人在教學(xué)實踐中意識到這些問題，結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗和專業(yè)知識自制了電容特征“顯效”演示儀，克服了上述問題，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、儀器特點與用途

1.特點：①電路簡單，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、放電時間“延長”。

③采用電阻大的電壓表使通電電流小，以“延長”充、放電時間。

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”電容器充放電的整個過程中電流特征，以增強(qiáng)學(xué)生對電容器的感性認(rèn)識。②可采用不同電壓的電源對電容器充電，通過觀察現(xiàn)象，進(jìn)行分析比較，畫出充電電流與時間的圖象，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：單刀雙擲開關(guān)一個，單刀開關(guān)一個，電容器（3000μF）一個，接線柱4個（A、B、C、D），演示電壓表J0401一個（-5V～+5V），電池盒一個（含4節(jié)電池），導(dǎo)線若干，方木板一塊，長方形木塊一塊。

3.制作：①將方木板固定于長方形木塊上，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：通過相同的充電時間，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。即驗證了對同一個電容器來說，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）〗有個感性的認(rèn)識。更重要的是為學(xué)生提供了一個便于探究的有效情境，讓學(xué)生參與、體驗整個探究過程。

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），此過程時間較長，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)束充電過程。）②在上述過程結(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，電壓表指針反向偏轉(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）。此過程時間大約5分鐘（如時間過長，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)實踐中已多次使用，得到了學(xué)生和同行的廣泛好評，大家普遍認(rèn)為此教具操作簡單，現(xiàn)象明顯，激發(fā)了學(xué)生參與的積極性，增強(qiáng)了學(xué)生對電容器相關(guān)知識的感性認(rèn)識，更重要的是，通過巧妙的設(shè)計“延長”了整個過程的時間和“放大”了整個過程的特征，讓學(xué)生有了探究的機(jī)會和空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]《教學(xué)儀器與探討》

[2]《物理實驗》

[3]《中小學(xué)實驗與裝備》

[4]《實驗技術(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）