电容器充放电实验演示仪

苏静 阮长久 阮馨仪

(金华第一中学 浙江 金华 321015)

普通高中课程标准实验教科书《物理·选修3-1》，第一章第八节电容器的电容中电容器的充放电是难点.电容器的充电、放电过程是短暂的，不容易捕捉和观察.但是充放电过程本身又包含了电容器的工作原理，所以在课堂中有必要对电容器的充放电过程进行放大，从而加深学生对电容器工作原理的认识．为此笔者制作了一套多功能电容器充放电演示仪，教学效果较好．

1 工作原理

对学生来说，电容器是一个新鲜的物理器件，电容是一个比较抽象的概念；若只停留在理论的讲述和抽象的论证上，学生难以理解和接受．

常规实验方式：用电池组或者学生电源对电容器进行充电，充电电路中连接一个小灯泡，通过小灯泡的亮灭感知充电过程中电路中电流的变化，充电完毕，灯泡熄灭，电流消失．放电过程，把电容器和小灯泡串联，通过观察小灯泡的“闪亮”，体验放电过程的短暂和正负电荷中和的实际效果．这种方式效果比较明显，使学生对充放电现象有个基本的感知．但是，怎么才能让充放电实验留下较为永久的记忆呢？

改进方式：换电池组为220 V电压，换小灯泡为25 W的白炽灯，换用大电容的电容器，制作60 cm×50 cm示教板，如图1所示.在示教板上画上充电电路(电源、开关、电容器和白炽灯串联电路)，闭合开关，白炽灯变亮与熄灭形成强烈对比，给学生以强烈的视觉冲击．放电过程，用一根长直导线两端与电容器两极板3-3′接触.大容量的电容器放电出现火花，还伴有学生都能听见的声响.也可以通过灯泡放电，还可以通过保险丝放电，从而演示充电后的电容器确实有电，放电电流可以产生多种效果．

通过改进实验，使充放电现象得到放大，给学生以视觉和听觉冲击，形成亲身体验，学生对充放电实验留下刻骨铭心的记忆，对电容器的工作原理也会有更深刻的理解．

图1 实验装置的示教板

2 元件选择

“220 V，25 W”白炽灯泡2只, 80 μF/330 V电解电容器2个;S为“220 V，10 A”闸刀开关,D为耐压大于400 V的整流二极管,量程为500 V的44C2型电压表1只,35 cm导线一段, 直径0.5 mm镍铬丝1根.

3 说明

本装置由于采用220 V电压，故使用时应特别小心.使用完毕后电容器要处于放电状态．本实验采用了灯泡和大容量的电容器，充电时间大大延长，可以连续充放电，视觉效果很生动，整个装置放在一块木板上，在板上画有电路图．

这样，学生对电路图一目了然，对出现的充放电现象观察得清楚，便于学生从深层次去思考.