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《对“探究影响平行板电容器电容的因素” 演示实验的探讨.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、对“探究影响平行板电容器电容的因素”演示实验的探讨吴勇（南充高级中学四川省南充市637000）［摘要1分析了“平行板电容器电容“演示实验中常见的几个问题并提出了相应的解决方案［关键词］平行板电容器电容问题解决方案“探究影响平行板电容器电容的因索”是高屮物理电容器教学屮一个重要的演示实验，该实验对引导学牛建立电容器的形象概念,帮助学生了解影响平行板电容器电容的相关因索发挥着重要的影响，然而在教学实践小这个实验原理不易理解,实验现象不易观察，并且实验不易成功，往往以“说实验”代替“做实验”，强行让学生接受一些概念上的“实验现象”。本文结合
2、大量的教学实践经验，从理论上对实验原理进行解释，分析教学实践屮常见的问题，并努力提出可行的改进意见和设计可行的代替实验。一、实验原理在教材给出如图（一）所示的装置图屮，静电计和平行板组成了一个电容器并联组，由于电容并联时两极间的电床札I等，根据c=0得电容器上所带的电U荷量与电容C成正比。一个参为R=10cm>r=O.5cm>L=6.5cm的静电计电容值的数量级为:10，~10」午。血实验演示常用的平行圆板电容器的电容（充满电介质）:Cp二上空-=空-,若取e=4,R=IOcm,d=3cm,得Cp=3.7X1O_1,F,相4;ikd4
3、加/4kd比静屯计屯容Cg,有Cp=（102-10'）Cgo两电容在数量级上的差异,使得实验屮平行板电容器上儿乎集屮了所有的电荷量，q==确保了电容器“所带电量不变”的实验前提.另外，连接导线与导线Z间、连接导线与大地Z间的分布电容则更小，分析时完全可以不考虑卩因此当给平行板电容器充电以后，不管怎样移动电容器极板，电容器丄所带电荷Q都保持不变。根据公式C=*得t/=
4、,当移动极板改变电容器结构吋，电容Cp改变引起静电计两极间的电势差U改变，这样通过指针的偏转就可以读出电势差，从而进一步分析电容C与极板间距离d,极板正对面积S,绝缘介质
5、介电常数g的关系。从实验现象屮得出这样的结论：当S、£不变时C随d增大而减小；当d、£不变时C随S的减小而减小；半S、d不变吋c随&•增大而增大。在次基础上给出理论公式C=丄。4加d二、教学实践屮遇到的问题及解决方案教师在做这个实验时常常会遇到以下几个问题难以解决。（一）装置不全。教材中只给出了平行板电容器和静电计，并简单的交代了充电后在实验屮会有什么现象。而对于如何充电、用什么装置充电，这个问题并没有作出说明。笔者在教学实践屮多次尝试使用不同的装置充电，最后发现使用屮学实验室配备的电子感应圈充屯效果比较理想。充电过程屮要注意把握电圧
6、，笔者在实践屮通过实验得出最好将调压旋钮旋转至最小，充电吋间大约1（）秒。（二）静电计指针偏转不稳定。本实验属于静电实验，由于南方空气比较潮湿，一般的静电实验都很难达到课本小描述的理想效果。长期以來使教师形成了简单的归因于空气漏屯造成的电荷损失，在教学屮也是这样给学生解释的，往往还要求学生“理解”看不到的“实验现象”，这对学生的探究兴趣是一•个极大的屮伤。笔者沿着这样的思路试图得到理想的现象，于是在安装有空调的实验室里预先用空调机对房间进行除湿，并对静电计和平行板进行红外烘烤除湿后进行实验，这个问题还是没有得到解决。于是对空气漏电这个
7、解释提出了质疑。通过对平行板电容器和静电计的结构进行详细的研究后发现，问题可能出在静电计的结构上，静电计两极间在加上几百伏甚至上千伏的高压时其绝缘效果就不能不打折扌II了。在将绝缘塞子换成绝缘性能更好的有机玻璃磨制的塞子以后这个问题得到了较好解决，即使不对设备进行烘烤，也能较好的保持电荷。因此笔者认为：空气漏屯是客观存在，但并不是造成静电计指针不稳定的主要原因，实际实验屮由于实验的时间并不是很长，空气漏电的因素可以忽略。（三）实验现象不明显。由于本实验是靠静电计指针的偏角变化來反映电容器电容量的变化，因此实验屮偏角变化越人现象越明显。
8、实验屮发现，即使在解决上述问题后进行实验仍然无法得到理想的观察效果。研究发现实验室使用的静电计指针张角和电势差的关系大致可以在下表屮的几组数据。⑴电压U350V400V500V850V135OV25(X)V张角e5°10°18°28°43°60°分析表屮数据可知：张角大小并不与电势差大小成线性关系，随着电势差的增大张角也增大，但电床越高张角变化越小。实验屮要使偏角变化明显初始充电电压就不宜过高，一般取500V—600V较为理想。另外，还应该注意保证Cp»Cg的实验条件，即不能无限制的改变d和S,应该限制在一定范围内。三、对实验器材的改
9、进实验室所配置的平行板电容器为两块半径为10cm,并用有机玻璃棒带绝缘低座支持的铝板，绝缘介质是带手柄的塑料板，其厚度为2mm左右。这样的装置，由于两快金属板独立放置平衡性很差，在移动一个金属板时很容易使板倾倒;另外，彼
