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摘 要: 电容器充、放电过程是理解电容器工作的主要形式。而电容器充、放电过程在极短时间内就会完成,现象稍纵即逝,学生往往感到抽象难懂。通过增加电位器和发光二极管、石英钟等元件,延长电容器的充放电时间,从而增加可见度。
关键词: 电容器 充电 放电 电位器 发光二极管
一、地位和作用
人教版普通高中物理选修3-1《电容器的电容》中电容器充、放电实验是一个很重要的演示实验。电容器充电、放电的过程是电容器工作的主要形式,学生不容易理解,所以课堂中很有必要对电容器的充电、放电过程进行放慢和放大,从而使学生加深对电容器工作原理的认识和理解。为此,特制作了本套电容器充、放电演示仪。
二、实验原型及不足之处
5.2给灵敏电流计并联一个430Ω的电阻,扩大其量程,同时串接10kv电位器和发光二极管,扩大回路电阻,延长电容器充放电时间;还可以利用二极管的单向导通性显示充放电流方向。
5.3根据石英钟耗电量小的特点,充分放大充放电时间,增大了实验的可见度。
5.4按照5.1的电路图,在演示板的正面相应位置打孔,安装好各个电路元件;在演示板背面用电烙铁把导线与电路元件焊接牢并连接好电路,用红、绿塑料胶布充当导线贴在板的正面,显示电路的连接情况。
六、实验过程
6.1鳄鱼夹接a(电源电压6V),调节电位器到适当的阻值,把单刀双掷开关S接1,闭合开关S,LED1发出最亮红光(LED2始终不亮),电流计指针向右偏到最大位置,说明电容器正在充电,电流为顺时针方向;随着时间的推移,LED1逐渐变暗,电流计指针偏角逐渐减小;最后充电电流几乎为零,LED1完全变暗[3]。
6.2把开关S接2,此时LED2发出最亮绿光(LED1始终不亮),电流计指针向左偏到最大位置,电流为逆时针方向,说明电容器正在进行放电。随着时间的延续,放电电流逐渐减少,LED2逐渐变暗,电流计指针偏角逐渐减小;最后电流表指数几乎为零,LED2完全熄灭,放电结束。说明电容器具有储存电荷的能力。
6.3断开S,把两石英钟的秒针用手拨到12点位置,鳄鱼夹接b(电源电压3V),把单刀双掷开关S接1,开关S接3,左边石英钟开始走动计时,说明电容器正在充电,由于石英钟耗电量很少,充电过程大概经过25s左右。
6.4把单刀双掷开关S接2,然后把开关S接4,右边石英钟开始走动计时,说明电容器在放电,放电时间20s左右。
七、实验效果
本实验使学生清楚地看到了电容器充、放电的过程,还能明确充、放电的方向,使学生印象深刻,对掌握电容器的充、放电过程起到了非常好的作用。
八、自我评价
本实验装置结构简单,制作方便,过程安全,形象生动,演示可见度大。本装置可以在电容器两端并联10V电压表,探究电容器充放电过程中电流与电压的变化规律;还可以在同一电源下,使用不同容量的电容器实验,探究电容器同一电压下储存电荷的能力。希望各位专家和同行对本实验装置进行批评指正。
参考文献:
[1]肖芝清.用系列实验揭示电容器里的秘密[J].教学仪器与实验,2006(04).
[2]季永青.巧用石英钟观察电容器充放电现象[J].实验教学与仪器,2005(Z1).
[3]张喜荣,岳宝良,尹建义,刘彦玲.教学探究——电容器放电快慢与什么因素有关[J].物理通报,2010(05).
关键词: 电容器 充电 放电 电位器 发光二极管
一、地位和作用
人教版普通高中物理选修3-1《电容器的电容》中电容器充、放电实验是一个很重要的演示实验。电容器充电、放电的过程是电容器工作的主要形式,学生不容易理解,所以课堂中很有必要对电容器的充电、放电过程进行放慢和放大,从而使学生加深对电容器工作原理的认识和理解。为此,特制作了本套电容器充、放电演示仪。
二、实验原型及不足之处
5.2给灵敏电流计并联一个430Ω的电阻,扩大其量程,同时串接10kv电位器和发光二极管,扩大回路电阻,延长电容器充放电时间;还可以利用二极管的单向导通性显示充放电流方向。
5.3根据石英钟耗电量小的特点,充分放大充放电时间,增大了实验的可见度。
5.4按照5.1的电路图,在演示板的正面相应位置打孔,安装好各个电路元件;在演示板背面用电烙铁把导线与电路元件焊接牢并连接好电路,用红、绿塑料胶布充当导线贴在板的正面,显示电路的连接情况。
六、实验过程
6.1鳄鱼夹接a(电源电压6V),调节电位器到适当的阻值,把单刀双掷开关S接1,闭合开关S,LED1发出最亮红光(LED2始终不亮),电流计指针向右偏到最大位置,说明电容器正在充电,电流为顺时针方向;随着时间的推移,LED1逐渐变暗,电流计指针偏角逐渐减小;最后充电电流几乎为零,LED1完全变暗[3]。
6.2把开关S接2,此时LED2发出最亮绿光(LED1始终不亮),电流计指针向左偏到最大位置,电流为逆时针方向,说明电容器正在进行放电。随着时间的延续,放电电流逐渐减少,LED2逐渐变暗,电流计指针偏角逐渐减小;最后电流表指数几乎为零,LED2完全熄灭,放电结束。说明电容器具有储存电荷的能力。
6.3断开S,把两石英钟的秒针用手拨到12点位置,鳄鱼夹接b(电源电压3V),把单刀双掷开关S接1,开关S接3,左边石英钟开始走动计时,说明电容器正在充电,由于石英钟耗电量很少,充电过程大概经过25s左右。
6.4把单刀双掷开关S接2,然后把开关S接4,右边石英钟开始走动计时,说明电容器在放电,放电时间20s左右。
七、实验效果
本实验使学生清楚地看到了电容器充、放电的过程,还能明确充、放电的方向,使学生印象深刻,对掌握电容器的充、放电过程起到了非常好的作用。
八、自我评价
本实验装置结构简单,制作方便,过程安全,形象生动,演示可见度大。本装置可以在电容器两端并联10V电压表,探究电容器充放电过程中电流与电压的变化规律;还可以在同一电源下,使用不同容量的电容器实验,探究电容器同一电压下储存电荷的能力。希望各位专家和同行对本实验装置进行批评指正。
参考文献:
[1]肖芝清.用系列实验揭示电容器里的秘密[J].教学仪器与实验,2006(04).
[2]季永青.巧用石英钟观察电容器充放电现象[J].实验教学与仪器,2005(Z1).
[3]张喜荣,岳宝良,尹建义,刘彦玲.教学探究——电容器放电快慢与什么因素有关[J].物理通报,2010(05).