电容器带电量与电势差定性关系演示仪_第1页
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1、电容器带电量与电势差定性关系演示仪 作者：段娟娟 王祥委 彭朝阳 来源：中小学实验与装备 2017 年第 6 期 1 实验器材 2 只剥了外罩且卸了电池、时针、分针的石英钟 ，1 只数字电压表，2 节干电池，1 个单刀双 掷开关 , 导线若干 . 2 实验设计原理 电容器充电前，电容元件中未储有能量，即电容器两端电势差 UC =0 .充电过程中，随着电 容器两极板上所带等量异种电荷的增加 , 形成电流 , 接在充电电路中的石英钟秒针走动起来 , 电容 器两端电势差逐渐增大，电容器充电电压 UC = U ( 1 e t/ T ),其中时间常数 T= RC,时间常 数T愈大,UC 增长愈慢，一般经

2、过 35T的时间，即可认为达到稳态，即电路中电流为零，充电 电路中的石英钟秒针停止走动 ,电容器两端电势差 UC =U . 电容器放电过程中 ,电容元件充电电 压达到电源电压 U时(即 UC = U ).闭合开关，随着电容器两极板上电荷量的减少 ，放电回路中形 成短暂的电流 , 接在放电回路中的石英钟秒针就会被短暂的电流所驱动 ,UC 逐渐减小 , 电容器放 电电压 UC = Ue t/ T ,其中T= RC.时间常数T愈小,UC 衰减愈快，即电容器放电愈快.放电结 束, 电路中电流为零 ,放电回路中的石英钟秒针停止走动 ,电容器两端电压 UC =0 . 3 实验设计简图 实验设计如图 1、2

3、 所示 . 4 使用方法 ( 1 ) 如图 1 所示 , 将单刀双掷开关向 A 点闭合 , 让电源对电容器进行充电 , 左边电路形成一 个充电回路 , 石英钟秒针走动起来 , 数字电压表示数在不断增加 . 充电结束时石英钟秒针停止走动 数字电压表显示电容器两端的电势差近似等于电源电压 .引导学生总结得出电容器在充电时两极 板间的电荷量 Q 增加,两极板间的电势差 U 也在增加 . ( 2 ) 将单刀双掷开关向 B 点闭合 , 让电容器进行放电 , 右边电路形成一个放电回路 , 石英钟 秒针走动起来 , 数字电压表示数在不断减少 . 放电结束时石英钟秒针停止走动 , 数字电压表显示电 容器两端的电势差近似等于零 .引导学生总结得出电容器在放电时两极板间的电荷量 Q 减少,两 极板间的电势差 U 也在减少 . 5 主要特点 本装置取材方便 , 结构简单 , 便于存放 , 用石英钟放慢且放大了电容器的充放电现象 , 充放电 过程中的变化能清晰显示出来 ,具有较高的可见度 ,在教学中能够给学生带来强烈的视觉冲击 .同 时, 该演示实验证实了电容器是储能原件 , 其电容就表征了电容器储存电荷的本领 . 6 注意事项 (1 )为达到较好的演示效果，所用电容器的电容量要尽可能大

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