平行板电容器充放电演示装置

刘玉明 朱向阳

摘要：用日常生活中常用的廉价材料，设计了平行板电容器、放电的演示装置，演示效果良好。

关键词：平行板电容器；制作；廉价材料

中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1003-6148(2012)4(S)-0060-2

在人教版普通高中课程标准实验教科书·物理(选修3-1)“电容器的电容”一节的教学中，为了直观地展示电容器的充、放电现象，笔者设计并用廉价材料制作了平行板电容器充、放电的演示装置。取得了良好的教学效果。

1实验器材

J2309平行板电容器，J2310感应起电机，氖管，5W节能灯(红光或白光)，泡沫条、PVC管等。

2实验装置

图1是电容器充、放电实验装置图片。

3装置制作

1)电容器支架。用PVC管、管卡和弯头等给水材料制作成支撑电容器两极板的支架，两极板的中心各固定1根PVC管，两管的另一端分别套接在支架上端的弯头和三通上。支架的活动结构便于实验时改变极板间的距离及正对面积。还可用于“研究影响平行板电容器电容大小的因素”实验。

2)充、放电泡沫条显示装置。在泡沫条(长5cm、宽1cm、高1cm)的重心位置附近(不能在重心上)开个小孔，孔内插段塑料笔芯，用大头针穿过笔芯插在支撑杆(PVC管)的上端，泡沫条在竖直面上可绕大头针自由转动，通常情况下，泡沫条处于自然下垂状态。实验中，泡沫条置于两极板之间，充电时由于两极板带上异种电荷，使处在电场中的泡沫条极化而受到电场力的作用，从而使泡沫条由原来的下垂状态，旋转至水平横向状态，依此说明两极板带上了电荷。电容器放电后，泡沫条由水平横向状态旋转至下垂状态，依此说明两极板由带电状态因放电过程而不带电了。

3)放电显示装置。为了更好地说明电容器的放电过程是把存储的电能转化为其它形式的能。还可利用平行板电容器放电激发氖管和节能灯或日光灯发光演示放电现象。在1块线槽板的两端各固定1块金属片，两金属片相距2cm左右，之间夹1个氖管，线槽板安装在PVC管的上端(图2)。演示电容器放电时，把两金属片分别与电容器的正、负极板接触。便可看到氖管闪亮发光。

节能灯显示放电装置的制作：拆除灯头内的电子器件，外接导线直接与灯管两端的灯丝连接，外接导线的线头各接1金属杆，两杆套在同一绝缘杆上，并固定在PLC管的上端，如图3所示。演示电容器放电时，把两金属杆分别与电容器的正、负极板接触，便可看到节能灯闪亮发光。

4实验方法

1)电容器充电。如图1，把电容器两极板相距7era放置，泡沫条置于极板之间(不与板面接触)。起电机的两放电球分别与两极板接触(也可用导线连接)。摇动起电机，向电容器充电，然后断开电容器与起电机的连接，可看到泡沫条仍然能保持水平横向状态。说明两极板存储了电荷。

2)电容器放电。用导体把已充电的两极板短接，可听到“啪”的放电声响，同时可看到泡沫条由水平横向旋转至自然下垂状态。说明两极板由带电状态因放电过程而不带电了。再让起电机给电容器充电，充电后电容器保持与起电机连接(利用莱顿瓶存储的电荷，增强两极板之间的电能)，把放电显示装置(氖管或节能灯显示装置)的导体与两极板接触，可看到氖管或节能灯闪亮发光。说明电容器放电过程把存储的电能转化为光能。

5结束语

由于平行板电容器的开放性结构和直观明了的充、放电现象，所以在本节教学中，如果先演示平行板电容器的充、放电现象，然后再按教材图示演示成品电容器(如电解电容器)的充、放电现象，将有助于学生掌握电容器的构造和充、放电原理。

参考文献：

[1]罗星凯，低成本、高智慧的物理实验欣赏[J]，物理教学探讨，2000(9)：1-3

(栏目编辑王柏庐)