平行板电容器实验的探讨

平行板电容器实验的探讨

摘要:主要讨论平行板电容器实验原理，静电计对平行板电容器实验的影响。当距离较小的时候，静电计的电容可以忽略，当距离较大时则影响较大。另外，还对实验效果进行了分析讨论。分析了“平行板电容器的电容”演示实验中与静电计指针偏转变化量有关的因素

关键词:平行板电容器电容静电计

Experimental Parallel Plate Capacitor Discussion

Abstract:This paper analyzed the factors related to the deflection variable of elect remoter pointer in the demonstration experiment of capacity of parallel plate capacitor. Discussed parallel plate capacitor experimental principle, the terms of electrostatic parallel-plate capacitor capacitance. When the smaller distance, or the electrostatic capacitance can be ignored, when the distance is greater when a greater impact. Furthermore, the experimental results were analyzed and discussed.

Key words: parallel plate capacitor capacity elect remoter

目录

1平行板电容器的基本原理 (4)

1.1实验装置和方法 (4)

1.2实验中的注意事项 (5)

2 静电计对电容的影响 (6)

2.1 静电计影响的原理分析 (6)

2.2 实验过程 (6)

2.4结论 (8)

3 静电计指针偏转的分析 (9)

3.1 θ∆与平行板电容器的电容的变化量∆C 有关 (9)

3.2 θ∆与平行板电容器的初始电容C0 有关 (10)

3.3 ∆θ与电路中的分布电容有关 (10)

3.4 ∆θ与静电计的U -θ显示特性曲线有关 (11)

3.5 结论 (11)

致谢.............................................................. 错误！未定义书签。参考文献.. (11)

引言

现代教学思想认为，学科教学的任务在于通过传授知识，激发学生的学习潜能，培养学生的能力，全面提高学生的素质，将蕴藏在学生中的巨大潜能转化为积极主动的创造力。

物理学科在培养学生理解能力、推理能力、综合分析能力、运用数学知识处理问题的能力和实验能力等方面都发挥独特的作用。贯穿于各种能力，并在各种能力中决定性作用思维能力的培养与提高。

实验教学不仅是只是向学生展示物理现象的过程，同时也是培养学生观察能力和思维能力的手段。因此，只有流畅的实验过程、清晰的实验现象，才能是学生积极地对事实材料进行分析、综合、抽象和概括。而不是实验看热闹、分析等老师、笔记记结论。

思维的敏捷性表现在善于随机应变，摆脱迷信，根据客观条件的发展变化做出迅速的具体的分析。多年的应试教育的结果，往往使学生迷信于课本，迷信于教师，思维僵化。实验教学中也应该注意改变思路，教者可以根据教学内容教学条件所作出的异于教材的设计思路和实验方法，能刺激学生的思维敏捷性，启迪学生挖掘自身的思维潜力，对问题作出迅速的判断和处理。

中学物理实验是物理课的一个重要组成部分，同时对于培养学生的动手能力，掌握物理知识，发展智力，活跃思想，扩大知识面，培养学生对科学的热爱和科学作风以及形成辨证唯物主义世界观等方面都具有重要的意义。当然这方面还有许多工作等待我们去实践、去探索、去总结，在前进过程中还可能会遇到许多困难，但只要我们知道思想明确，同时有能用改革创新的精神去处理一些问题，就必然会取得突破和进展。因此，加强中学物理实验的研究是一项十分有意义的事情。

1平行板电容器的基本原理

1.1实验装置和方法

在研究平行板电容器的电容与哪些因素有关的问题时，所用器材有，铝圆板两块，指针验电器一台，有机玻璃板，绝缘手柄等，实验装置如图1.1所示。其操作、现象及说明如下：

1.用绸子摩擦有机玻璃棒，起电后用棒接触验电器上的铝圆板1，使验电器指针张角尽可能地大些。

2.手持另一块铝圆板2的手柄井握住导线(使该板通过人体接地)。

3.然后由远及近的向固定铝圆板1靠近，这时可看到验电器指针由大变小，移动铝圆板使两圆板靠近，此时验电器张角变小，反之增大(现象一)

图1.1 平行板电容器实验装置

上述实验说明：平行板电容器的电容随两板距离的减小而增大(或增大而减小)。

4.使两板保持尽可能小的距离，只改变两极板的正对面积(不改变距离)，使手持铝圆板2 左右平移，即可看到，正对面积越小，验电器的指针张角越大，反之亦然(现象二)

上述实验说明：平行板电容器的电容随两板正对面积的减小而减小(或增大而增大)

⑤保持极板所带电量、距离和正对面积都不改变时，将有机玻璃板(电介质)插人两板间，这时验电器的指针张角变小(现象三)。

上述实验说明：平行板电容器的电容由于插人有机玻璃板(电介质)而增大。

如何解释或说明上述实验现象，又如何使学生从根本上理解该问题的实质，对

此我们将作如下的具体分析：

根据公式 ： U

Q C =

式(1-1) 及 kd s C πε4= 式(1-2) 当用带电体与铝圆板1接触时，验电器就带上了一定量的电荷，验电器指针有一张角，此时板上的电量Q 一定，当用手持铝圆板2移近铝圆板1，此时d 减小。由公式(1-2)知：当ε、S 不变，d 减小时，则电容c 增大；再由公式(1-1)得Q 一定，C 增大，则u 减小，即电势差减小，表现在验电器上就是指针张角变小，与演示结论 相符。同理可推出，当分别改变s 或ε时，相应的C 也随之改变，用公式(1-1)和公式(1-2)可推出u 的变化，进而得出验电器的指针张角的改变，与现象二、现象三相符。实践证明，在进行该实验演示时，倘若用上述方法进行公式推导和理论解释，具有较强的说服力，有利于学生加深对该问题的理解和认识，收到良好效果。

1.2实验中的注意事项

静电演示实验是高中阶段比较难做的一部分实验, 静电的特点是电压高, 带电量少; 由于电压高, 就容易漏电; 由于带电量少, 就经不起漏, 这就是往往造成实验失败的原因。演示平行板电容器的电容与有关因素各物理量间的变化关系, 而在实际演示中静电计指针往往摆动角度很小或者根本不动。要解决静电学的实验问题, 就应解决漏电的问题, 应从以下几个方面着手:

1．应尽量减小两极板间的距离, 手拿极板时应握着绝缘柄, 绝对不能使身体接触实验器件。实验时动作要快, 极板带电后应立即进行演示, 以减少漏电损失。

2. 尽可能的缩短实验器件间的导线长度,导线之间要尽可能的远离, 减小异线间、导线与仪器间的分布电容, 以尽量避免演示中的放电现象。

3. 要保持实验仪器及丝绸、毛皮的干燥、洁净。可在演示前用大功率白炽灯泡或远红外烘烤; 还可用烘干箱或电炉烘烤。物品干燥后应立即进行实验。但这种方法烘烤时间不好掌握, 受热不均匀, 还容易损坏仪器。针对这些问题改用大功率电吹风进行干燥处理, 效果很好。电吹风便携方便、使用简便、干燥处理可随堂进行, 干燥时间容易掌握, 电吹风干燥仪器受热均匀, 可轻可重,还可对丝绸、毛皮等物品进行干燥, 即使是在阴雨天演示效果也很理想。