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摘要：专业理论课的教学较为枯燥，如果配以适当演示实验或实验，就会使抽象的理论知识较为直观地呈现在学生面前。成功顺利开展演示实验或实验需要我们做好充分的准备。当然对于在演示实验中偶然遇到的问题，也可作为学生深入讨论的素材。从而激发了学生的思考力和探究兴趣，为教“活”学生打下基础。
关键词：电容器；串联；实验；电压；测量
中图分类号：TM 713；TM 721.4 文献标识码：A 文章编号：1006-3315(2010)9-115-001
一、前言
《电工基础》是一门以观察、实验为基础的自然学科，许多知识是在观察和实验的基础上认真总结和思考得来的。在《电工基础》课的理论教学中，当我们进行到电容器的串联这一课时，传统的教学模式是从理论分析方面来讲授相关知识的。当配以适当演示实验来验证相关知识时，就会对学生掌握知识、运用知识起到很大的积极作用，同时，还能激发学生求知欲望，培养学生严谨求实和认真探索的科学态度。但有时也会出现实验结果与理论分析明显不符甚至产生矛盾的情况，这就需要深入细致地讨论、分析和总结方可解决矛盾之所在，使实验更好地服务教学。
在本节课的演示实验中发现存在着这样两个问题，需加以进一步说明、分析和验证，才可使学生透彻地理解电容器串联的相关知识。
如图1所示：电容器C1、C2、C3组成串联电路，其串联等效电容为C，E为电压源，U为线路总电压，电容器C1、C2、C3两端的电压分别为U1、U2、U3，带的电量分别为Q1、Q2、Q3，三个电容器所带的总电量为Q。它们之间的关系式为：
Q=U×C U=U1 U2 U3
Q=Q1=Q2=Q3 U1×C1=U2xC2=U3×C3
二、串联电容器上电压的测量
从电工电子专业知识和正常的思维来分析，我们用普通模拟式万用表或电压表就可测出U和U1、U2、U3的电压，来验证公式U=U1 U2 U3。但实际我们只能测出总电压U的值，在测量U1、U2或U3中的任何一个的电压时，电压却是逐渐变小，直至接近为零，而不是我们理论上计算的某一定值。假如我们没有做好充分演示实验和心理准备，就会把自己置于被动的境地，使演示实验不能服务课堂教学，学生也容易陷入困惑状态之中。
下面我们就来讨论分析上述问题存在原因：当我们用模拟式万用表或电压表测量C1、C2、C3上的电压时，由于此种表的内阻不大，在测量电容的电压时，电容器和模拟式万用表或电压表在连接上就构成了一个电容器放电回路，进行了放电，而且C1、C2、C3上的电量是感应出来的，由于不能得到持续的补充电荷，所以随放电时间的延长，测量的电压值就越来越小，最后接近为零。我们能够测量出总电压U是因为虽然此种情况电容器C1的正极板、C3的负极板与测量用的模拟式万用表或电压表也构成一个电容器放电回路，但电压源E能给它们持续的充电，用来补充放电损耗，所以用模拟式万用表或电压表能测量出总电压U。当然，我们测出的电压也可以认为是测量电源的端电压，因为我们使用的万用表两表笔同时也是直接跨接在电源的两端，所以电源电压不变，测量值当然也不会改变。
我们怎样才能测量出C1、C2、C3上的电压U1、U2和U3呢?经过思考和同学问的讨论，改用了内阻为无穷大接近开路的数字式万用表来测量，就能测量出U1、U2和U3上电压值。在这种情况下电容器几乎不放电。
三、串联电容器上电压之间的关系的验证
根据串联电容器上电压之间的关系Q=Q1=Q2=Q3，当我们利用数字式万用表测量出C1、C2、C3上的电压U1、U2、U3以及总电压U时，却发现用U1×C1=U2×C2=U3×C3来分析计算却不成立，多次试验测量总是有较大的差别。例如：用三个220UF耐压值相同的电容器串联，外加15V电压时，用数字式万用表测量出的三个电压值分别为3.35V、8.24V和3.41V,这与理论分析的结果完全不同。苦思冥想、认真分析后认为；可能是电容器在串联实验前已经带了一定的电量所导致。采取的解决办法是：在做实验前先把各电容器进行充分的短路放电，然后再用数字式万用表快速测量出U1、U2、U3的值分别为4.97V、5.05V和4.98V，忽略误差影响与理论分析相符。这样就验证了公式U1×C1=U2×C2=U3×C3与Q=Q1=Q2=Q3的成立，问题得以圆满解决。
电工教学要努力创设学生动手实验和观察的机会，当然在教学中我们配以适当演示实验来验证理论知识时，有时会出现实验结果与理论知识明显不符的情况出现，这就需要我们充分准备、冷静认真分析讨论、采取科学的实验方法找出原因所在，使实验更好地服务我们的教学，使学习的重心从强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，学生的被动接受知识向主动获得知识转化。当然也能进一步提高学生的学习积极性和主动性，又可使学生透彻得掌握相关知识，也可使教师的教学活动变得形象、生动、有趣味性，以此提高教学效果和学生的学习兴趣，达到“学以致用”的教学目标。
四、结束语
在演示实验教学过程中如果教师对结论成竹在胸，也可以把存在的问题作为学生在课堂上或者在实验室里讨论和研究的对象，这样，更能有助于激发学生的发散性思维，从而培养学生的分析和解决问题的综合能力。
关键词：电容器；串联；实验；电压；测量
中图分类号：TM 713；TM 721.4 文献标识码：A 文章编号：1006-3315(2010)9-115-001
一、前言
《电工基础》是一门以观察、实验为基础的自然学科，许多知识是在观察和实验的基础上认真总结和思考得来的。在《电工基础》课的理论教学中，当我们进行到电容器的串联这一课时，传统的教学模式是从理论分析方面来讲授相关知识的。当配以适当演示实验来验证相关知识时，就会对学生掌握知识、运用知识起到很大的积极作用，同时，还能激发学生求知欲望，培养学生严谨求实和认真探索的科学态度。但有时也会出现实验结果与理论分析明显不符甚至产生矛盾的情况，这就需要深入细致地讨论、分析和总结方可解决矛盾之所在，使实验更好地服务教学。
在本节课的演示实验中发现存在着这样两个问题，需加以进一步说明、分析和验证，才可使学生透彻地理解电容器串联的相关知识。
如图1所示：电容器C1、C2、C3组成串联电路，其串联等效电容为C，E为电压源，U为线路总电压，电容器C1、C2、C3两端的电压分别为U1、U2、U3，带的电量分别为Q1、Q2、Q3，三个电容器所带的总电量为Q。它们之间的关系式为：
Q=U×C U=U1 U2 U3
Q=Q1=Q2=Q3 U1×C1=U2xC2=U3×C3
二、串联电容器上电压的测量
从电工电子专业知识和正常的思维来分析，我们用普通模拟式万用表或电压表就可测出U和U1、U2、U3的电压，来验证公式U=U1 U2 U3。但实际我们只能测出总电压U的值，在测量U1、U2或U3中的任何一个的电压时，电压却是逐渐变小，直至接近为零，而不是我们理论上计算的某一定值。假如我们没有做好充分演示实验和心理准备，就会把自己置于被动的境地，使演示实验不能服务课堂教学，学生也容易陷入困惑状态之中。
下面我们就来讨论分析上述问题存在原因：当我们用模拟式万用表或电压表测量C1、C2、C3上的电压时，由于此种表的内阻不大，在测量电容的电压时，电容器和模拟式万用表或电压表在连接上就构成了一个电容器放电回路，进行了放电，而且C1、C2、C3上的电量是感应出来的，由于不能得到持续的补充电荷，所以随放电时间的延长，测量的电压值就越来越小，最后接近为零。我们能够测量出总电压U是因为虽然此种情况电容器C1的正极板、C3的负极板与测量用的模拟式万用表或电压表也构成一个电容器放电回路，但电压源E能给它们持续的充电，用来补充放电损耗，所以用模拟式万用表或电压表能测量出总电压U。当然，我们测出的电压也可以认为是测量电源的端电压，因为我们使用的万用表两表笔同时也是直接跨接在电源的两端，所以电源电压不变，测量值当然也不会改变。
我们怎样才能测量出C1、C2、C3上的电压U1、U2和U3呢?经过思考和同学问的讨论，改用了内阻为无穷大接近开路的数字式万用表来测量，就能测量出U1、U2和U3上电压值。在这种情况下电容器几乎不放电。
三、串联电容器上电压之间的关系的验证
根据串联电容器上电压之间的关系Q=Q1=Q2=Q3，当我们利用数字式万用表测量出C1、C2、C3上的电压U1、U2、U3以及总电压U时，却发现用U1×C1=U2×C2=U3×C3来分析计算却不成立，多次试验测量总是有较大的差别。例如：用三个220UF耐压值相同的电容器串联，外加15V电压时，用数字式万用表测量出的三个电压值分别为3.35V、8.24V和3.41V,这与理论分析的结果完全不同。苦思冥想、认真分析后认为；可能是电容器在串联实验前已经带了一定的电量所导致。采取的解决办法是：在做实验前先把各电容器进行充分的短路放电，然后再用数字式万用表快速测量出U1、U2、U3的值分别为4.97V、5.05V和4.98V，忽略误差影响与理论分析相符。这样就验证了公式U1×C1=U2×C2=U3×C3与Q=Q1=Q2=Q3的成立，问题得以圆满解决。
电工教学要努力创设学生动手实验和观察的机会，当然在教学中我们配以适当演示实验来验证理论知识时，有时会出现实验结果与理论知识明显不符的情况出现，这就需要我们充分准备、冷静认真分析讨论、采取科学的实验方法找出原因所在，使实验更好地服务我们的教学，使学习的重心从强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，学生的被动接受知识向主动获得知识转化。当然也能进一步提高学生的学习积极性和主动性，又可使学生透彻得掌握相关知识，也可使教师的教学活动变得形象、生动、有趣味性，以此提高教学效果和学生的学习兴趣，达到“学以致用”的教学目标。
四、结束语
在演示实验教学过程中如果教师对结论成竹在胸，也可以把存在的问题作为学生在课堂上或者在实验室里讨论和研究的对象，这样，更能有助于激发学生的发散性思维，从而培养学生的分析和解决问题的综合能力。